De twee grootste experimenten rond de deeltjesversneller LHC lijken een nieuw deeltje op het spoor te zijn. Gisteren maakten ze hun nieuwste resultaten bekend.
Is het er of is het er niet, dat mysterieuze nieuwe deeltje waar experimenten rond de deeltjesversneller LHC in december tekenen van meenden te zien? Gisteren presenteerden de twee grote LHC-experimenten hun nieuwste analyses rond deze kwestie. Het goede nieuws: de kans dat het betreffende bobbeltje in de data op een nieuw deeltje wijst, is groter geworden. Het slechte nieuws: we zijn nog steeds wel een eindje van een officiële ontdekking verwijderd.
Overschot aan lichtdeeltjes
Het bobbeltje in de data heeft te maken met de ‘lichtdeeltjes’, oftewel fotonen, die ontstaat bij botsingen in de versneller. Daarvan is er een overschot te zien bij een energie van 750 giga-elektronvolt (GeV), dat zou kunnen wijzen op een nieuw deeltje met een massa van 750 GeV dat blijkbaar uiteenvalt in twee fotonen.
Toen dit bobbeltje in december 2015 voor het eerst werd gemeld door de teams achter de grote LHC-experimenten ATLAS en CMS, was het nog niet heel sterk. Toch vonden fysici wereldwijd het signaal razend interessant – want áls dit deeltje bestaat, is het ook echt iets heel nieuws. Ons huidige deeltjestheorieën (en de bekendste uitbreidingen daarop) voorspellen namelijk geen deeltjes die wél kunnen uiteenvallen in twee fotonen, maar niet in andere deeltjes. Daardoor leidde het nieuws tot een stortvloed aan artikelen van theoretici die het deeltje probeerden te duiden.
Berucht effect
Inmiddels zijn we een paar maanden verder en hebben beide teams meer LHC-data kunnen analyseren. Op een grote deeltjesconferentie maakten ze deze week hun resultaten bekend – en die houden vooral de natuurkundige wereld nóg wat langer in spanning. Want ook nu is de kans dat het bobbeltje op een nieuw deeltje wijst (en dus geen toevallige oprisping in de data is) nog niet groot genoeg om van een ontdekking te mogen spreken.
Voor de precieze grootte van die kans maakt het uit of je een berucht effect meeneemt uit de deeltjesfysica: het look-elsewhere effect. Dat houdt in dat als je op heel veel plekken tegelijk kijkt (in dit geval: naar heel veel energieën), de kans dat er érgens een toevallig bobbeltje opduikt (in dit geval: bij 750 GeV) een stuk groter wordt. Ben je streng en neem je dit effect mee – zoals bijvoorbeeld de nieuwssite van Nature doet – dan is het signaal momenteel nog niet zo indrukwekkend. Negeer je dit effect, dan zijn de nieuwste resultaten van zowel ATLAS als CMS robuust genoeg om van een “sterke aanwijzing” te spreken dat het om een echt deeltje gaat.
Komende zomer uitsluitsel?
Maar of je het look-elsewhere effect nu wel of niet meeneemt: het bobbeltje is in beide gevallen gegroeid sinds december. Daarnaast zegt het natuurlijk een hoop dat zowel het ATLAS- als het CMS-team iets ziet op dezelfde plek. Het gaat hier immers om teams die twee verschillende detectors gebruiken en onafhankelijk van elkaar hun analyses doen.
Verder moest CMS afgelopen jaar zijn metingen doen terwijl de magneet van de detector uitstond vanwege een defect. “Ik had niet verwacht dat we zonder magneet iets zouden zien bij 750 GeV”, zegt deeltjesfysicus Tristan du Pree. “Toen dat toch het geval bleek, werd ik wel echt heel enthousiast.”
En wat nu? Over een paar weken gaat de LHC weer aan, waardoor ATLAS en CMS nieuwe data binnen zullen krijgen om te bestuderen. Verwacht wordt dat de teams dan ergens tussen juni en augustus een update kunnen geven. En dan is er hopelijk wél uitsluitsel: of het bobbeltje is toch nog weggesmolten, of we hebben te maken met een gek nieuw deeltje dat een plek moet krijgen in onze natuurkundige theorieën. Is dat laatste het geval, dan zouden we zomaar te maken kunnen hebben met de grootste doorbraak in de deeltjesfysica sinds decennia.
Bronnen: presentatie CMS, presentatie ATLAS, Nature News
Beeld: Thomas McCauley/CERN