4 juli 2012. Naast de 236e verjaardag van de Verenigde Staten, was het de dag dat natuurkundigen aankondigden dat ze sterk bewijs hadden gevonden van het Higgs-boson, een ongrijpbaar deeltje dat massa verleent aan andere elementaire deeltjes in het universum. Het was een van de belangrijkste resultaten in de natuurkunde in de vorige eeuw, en het kostte de constructie van de Large Hadron Collider, de gigantische deeltjesversneller buiten Genève, Zwitserland. Na die triomf was de natuurkundegemeenschap ervan overtuigd dat er meer ontdekkingen zouden volgen vanuit CERN. Maar letterlijk quadriljoenen protonenbotsingen in de botser later, is er niets nieuws naar voren gekomen. Maar nu, na jaren doorzoeken van gegevens, hebben onderzoekers die aan het ATLAS-experiment van het LHC werkten aangekondigd dat ze iets nieuws kunnen bevestigen: het verval van het Higgs-boson produceert bottom-quarks, wat ondersteuning biedt aan een theoretisch natuurkundig raamwerk dat bekend staat als het standaardmodel van deeltjesfysica.
Volgens een persbericht was de Higgs-waarneming in 2012 onvolledig. Hoewel het waarnemen van een Higgs-boson momenteel niet mogelijk is, is het detecteren van de bits waarin het deeltje vervalt iets dat de deeltjesversneller kan doen. Op dat moment werden twee voorspelde deeltjes genaamd W- en Z-bosonen waargenomen, die worden verwacht in ongeveer 30 procent van de rottende Higgs-bosonen. Maar onderzoekers zagen niet dat de deeltjes 60 procent van de tijd werden verwacht - bottom quarks.
Of tenminste, dachten ze. Het probleem, legt de Wire uit , is dat ze bottom quarks hebben gezien, gewoon te veel van hen; de botser produceert veel bodemquarks door verschillende interacties naast de stromen van protonen die zijn ontworpen om tegen elkaar aan te slaan. Dus het was buitengewoon moeilijk om erachter te komen of een bodemkwark die in de LHC werd gedetecteerd afkomstig was van een rottend Higgs-boson of ergens anders. Daarom duurde het zo lang voordat wetenschappers het punt van redelijke zekerheid bereikten dat sommige van de bodemquarks die ze waarnamen afkomstig waren van het verval van Higgs. Kijkend naar alle gegevens sinds 2011 en met behulp van nieuwe analytische technieken zoals diepe kunstmatige neurale netten en machine learning, vonden ze eindelijk statistisch significant bewijs van de Higgs-gegenereerde bodemquarks.
"Het is de eerste keer dat we de Higgs-koppeling aan bodemquarks zien, die was voorspeld, " vertelt John Huth, een deeltjesfysicus van de Harvard University die aan het ATLAS-experiment werkt, tegen Ryan F. Mandelbaum bij Gizmodo . "We dachten dat het zou gebeuren, maar tot we het zagen, zouden we niet zeker weten dat het op deze manier gekoppeld was aan quarks."
Hoewel de bevinding een triomf van analyse is en een andere bevestiging dat we waarschijnlijk het Higgs-boson hebben gevonden, is het ook enigszins teleurstellend. Dat komt omdat het mooi past in het standaardmodel, waarmee natuurkundigen sinds het begin van de jaren zeventig samenwerken. Hoewel het model veel uitlegt over deeltjesfysica, heeft het enkele gapende gaten. Het heeft bijvoorbeeld geen betrekking op zwaartekracht of verklaart donkere materie niet. Sinds de LHC was ingeschakeld, hadden onderzoekers gehoopt op bewijs van 'rare' deeltjes die het standaardmodel zouden breken of uitbreiden of supersymmetrie zouden bevestigen, een addendum bij het model dat helpt de massa te verklaren. Dat is gewoon niet gebeurd, althans nog niet.
Voor nu moeten natuurkundigen misschien nog een paar jaar wachten voordat de natuurwetten worden herschreven. De LHC ondergaat een reeks stroomupgrades die in 2026 voltooid zullen zijn en wanneer hij weer wordt ingeschakeld op de juiced-up deeltjesversneller, kan dit leiden tot het soort rare wetenschap die het veld nodig heeft om verder te gaan dan de wildste verbeelding van John Hughes.
