De Large Hadron Collider, 's werelds grootste en beroemdste deeltjesversneller, zal in maart opnieuw worden geopend na een jarenlange upgrade. Dus wat is de eerste orde van zaken voor de herstarte botser? Niets minder dan op zoek naar een deeltje dat natuurkundigen dwingt om alles wat ze denken te weten over hoe het universum werkt te heroverwegen.
Sinds de tweede helft van de twintigste eeuw gebruiken fysici het standaardmodel van de fysica om te beschrijven hoe deeltjes eruit zien en werken. Maar hoewel het model vrijwel alles verklaart wat wetenschappers hebben waargenomen met behulp van deeltjesversnellers, verklaart het niet alles wat ze in het universum kunnen waarnemen, inclusief het bestaan van donkere materie.
Dat is waar supersymmetrie, of SUSY, binnenkomt. Supersymmetrie voorspelt dat elk deeltje wat natuurkundigen een 'superpartner' noemen - een meer massief subatomisch partnerdeeltje dat werkt als een tweeling van het deeltje dat we kunnen waarnemen. Elk waarneembaar deeltje zou zijn eigen soort superpartner hebben, die bosonen combineert met "fermionen", elektronen met "selectrons", quarks met "squarks", fotonen met "photinos" en gluonen met "gluinos".
Als wetenschappers een enkel superdeeltje konden identificeren, zouden ze op weg kunnen zijn naar een completere theorie van de deeltjesfysica die rekening houdt met vreemde inconsistenties tussen bestaande kennis en waarneembare fenomenen. Wetenschappers gebruikten de Large Hadron Collider om Higgs-bosondeeltjes in 2012 te identificeren, maar deze gedroeg zich niet helemaal zoals verwacht. Een verrassing was dat de massa veel lichter was dan voorspeld - een inconsistentie die zou worden verklaard door het bestaan van een supersymmetrisch deeltje.
Wetenschappers hopen dat de opnieuw opgestart - en krachtiger - LHC precies zo'n deeltje zal onthullen. "Hogere energieën bij de nieuwe LHC zouden de productie van hypothetische supersymmetrische deeltjes, gluinos genoemd, met een factor 60 kunnen verhogen, waardoor de kans groter is dat we het vinden", meldt Emily Conover voor de wetenschap .
Als de LHC een enkel superdeeltje zou ontdekken, zou het niet alleen een overwinning zijn voor supersymmetrie als een theorie - het zou een stap kunnen zijn in het begrijpen van de oorsprong van ons universum. Maar het zou ook veel werk voor wetenschappers kunnen creëren - een supersymmetrisch universum is immers een universum dat minstens twee keer zoveel deeltjes bevat. Michael Williams van het Massachusetts Institute of Technology vertelt de BBC dat hij klaar is voor de uitdaging, maar geeft toe dat het lastig kan zijn:
Het vinden van een deeltje dat een kandidaat voor donkere materie zou kunnen zijn, is leuk omdat we zouden kunnen beginnen te begrijpen hoe het de melkweg en de evolutie van het universum beïnvloedt, maar het opent ook de deur naar wat zich aan de andere kant bevindt, waarvan we geen idee hebben wat is er.
