Het W-boson is misschien niet het bekendste deeltje, maar als het er niet was geweest, had bijvoorbeeld de zon niet kunnen schijnen. Nu lijkt dit deeltje net iets meer te wegen dan onze huidige theorie voorspelt. En dat kleine verschil kan grote gevolgen hebben.

“Quite shocking!” Zo omschrijft de Oxfordse natuurkundige Chris Hays het moment waarop zijn scherm het resultaat onthulde van de meting waar hij tien jaar aan had gewerkt. Die meting betrof de massa van een elementair deeltje: het zogenoemde W-boson.

Op het eerste gezicht lijkt dat misschien niet het meest spannende klusje waar je je als deeltjesfysicus op kunt storten. De massa van dit deeltje – die voor elk exemplaar hetzelfde is – kun je namelijk ook uitrekenen, als je uitgaat van onze huidige theorie van het allerkleinste: het standaardmodel van de deeltjesfysica. Bovendien hadden tal van experimenten hem al eerder gemeten; metingen die heel aardig strookten met de berekende waarde. En nu deden Hays en zijn collega Ashutosh Kotwal, van de Amerikaanse Duke-universiteit, ook nog een duit in het zakje.

Maar wel een belangrijke duit. Uitgaande van data verzameld met het experiment CDF, dat van 2002 tot 2011 deeltjesbotsingen in de Amerikaanse versneller Tevatron registreerde, hadden Kotwal en Hays met afstand de meest precieze waarde voor de W-massa weten te bepalen tot nu toe. En, zo constateerden ze tot hun eigen verbazing tijdens een Zoom-meeting op 19 november 2020: die waarde klopte niet met de berekeningen én niet met wat eerdere experimenten hadden gevonden. Volgens hun is het W-boson nét iets zwaarder dan het zou moeten zijn.

“Eerst dacht ik: oh nee, er moet iets zijn misgegaan”, vertelt Hays. “Daarna zeiden we: laten we uitzoeken wat er hier aan de hand is. Maar uiteindelijk konden we niets vinden dat niet klopte aan onze analyse.” In april dit jaar publiceerden de CDF-onderzoekers hun verrassende resultaat. Een resultaat dat kan duiden op nieuwe deeltjes – deeltjes die misschien in één moeite een aantal andere grote mysteries uit de natuur- en sterrenkunde kunnen ophelderen. Quite shocking indeed.

Dit is het begin van het artikel ‘De W van wat hebben we nou?’ te vinden in KIJK 8/2022. Deze editie ligt in de winkels vanaf 21 juli tot en met 17 augustus.

Meer informatie:

• Science: High-precision measurement of the W boson mass with the CDF II detector
• New Scientist: ‘Te zwaar’ W-boson kan deeltjesfysica op z’n kop zetten
• CERN: W boson: Sunshine and stardust
• KIJK: Wat is er mis met het muon?

Beeld: REIDAR HAHN/FERMILAB