De fysicawereld helemaal op haar kop? Belangrijk W-bosondeeltje lijkt zwaarder dan verwacht
Een nieuwe meting van het zogenoemde W-bosondeeltje zet de deeltjesfysica op haar kop. Het deeltje lijkt veel zwaarder te zijn dan voorspeld werd door het zogenoemde "standaardmodel". Wat betekent dat eigenlijk en moet dat standaardmodel dan op de schop?
De deeltjesfysica is een tak van de natuurkunde die de kleinste stukjes van ons universum onderzoekt, de zogenoemde elementaire deeltjes. Dat zijn de bouwstenen waaruit alle materie is opgebouwd. Een elementair deeltje is een deeltje dat niet meer op te splitsen valt in nog kleinere deeltjes.
Het standaardmodel omschrijft die deeltjes en hoe de natuurkrachten daarop inwerken. Het standaardmodel werkt prima voor alle natuurkrachten behalve voor de zwaartekracht. De heilige graal van de fysica is overigens het bedenken van een nieuwe theorie die het standaardmodel kan samenbrengen met de zwaartekracht, maar dat is een ander verhaal.
Een van die elementaire deeltjes is het W-boson. Het W-boson is een deeltje dat de zwakke kernkracht overbrengt. Zonder al te veel in detail te gaan speelt de zwakke kernkracht en dus het W-boson een belangrijke rol in het proces dat plaatsvindt in de kern van een ster. Het is kort gezegd dankzij het W-bosondeeltje dat de zon "brandt".
Luchtfoto van de Tevatrondeeltjesversneller van Fermilab in de VS:
Wetenschappers proberen voortdurend het standaardmodel te testen en ze doen dat onder meer door die deeltjes op te wekken in gigantische deeltjesversnellers. De bekendste is wellicht de Large Hadron Collider van het CERN in Zwitserland. Het bouwen van zo’n versneller, het opwekken van die deeltjes, het meten en de data analyseren is een werk van lange adem.
De Amerikaanse deeltjesversneller Tevatron in Fermilab heeft zo van 2002 tot 2011 deeltjes gecreëerd. De analyse van de meetresultaten heeft ongeveer een decennium geduurd. Een team van wetenschappers heeft nu dus zijn bevindingen gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
Volgens het standaardmodel bedraagt de massa van dat deeltje 80,357 giga-elektronvolt, maar de nieuwe meting trekt dat nu in twijfel en komt uit op 80,4335 giga-elektronvolt. Dat lijkt geen enorm verschil, maar in de deeltjesfysica waar alles over heel kleine dingen gaat, is dat een gigantisch verschil. Zo groot dus dat het standaardmodel in vraag wordt gesteld.
Wachten op bevestiging
Er zijn eigenlijk maar twee mogelijkheden: "Ofwel zijn de metingen fout, maar dat denk ik niet want ze hebben 10 jaar geduurd", legt deeltjesfysicus Freya Blekman (DESY/CERN) uit. "Ofwel is het standaardmodel fout. Dat zou betekenen dat er bijvoorbeeld extra deeltjes zijn die we nog niet hebben ontdekt. Het haalt echt onze verwachtingen overhoop."
Uitzonderlijke claims, vragen om uitzonderlijk sterk bewijs
"Het standaardmodel is normaal net heel goed om dingen precies te voorspellen", zegt Blekman voort. "Dat dit nu niet lukt, is indrukwekkend en tegelijk ook heel controversieel. Dit soort onderzoek gebeurt zeer grondig en de detector die gebruikt wordt, is zeer gevoelig. Je moet dus met veel rekening houden. De vraag is dan: zijn ze iets vergeten?"
De wetenschappers van het onderzoek geven zelf trouwens aan dat er bijkomende bevestiging nodig is van hun vondst voor het standaardmodel op de schop gaat. "Uitzonderlijke claims, vragen om uitzonderlijk sterk bewijs", klinkt het. "Wetenschappers aan het CERN hebben grotere hoeveelheden W-bosondeeltjes verzameld dan wij, dus in principe zouden hun metingen preciezer moeten zijn."
Beluister hier het gesprek in "De wereld vandaag":
