Niets kan sneller dan het licht. Als je binnen de natuurkunde ergens van op aan kan, is het wel die wetmatigheid, zou je zeggen – met dank aan Albert Einsteins speciale relativiteitstheorie.
Toch leken in het najaar van 2011 extreem lichte deeltjes genaamd neutrino’s deze vertrouwde regel aan hun laars te lappen. Die waren van het Europese deeltjeslab CERN bij Genève naar het experiment OPERA in Italië gereisd in net iets minder tijd dan een lichtstraal daarover zou hebben gedaan.
Nieuws – althans, een klein beetje nieuws – op het front van de massa van het W-boson.
Afgelopen zomer schreven we in KIJK uitgebreid over het W-boson. Of, specifieker: over de meest recente meting van de massa van dit deeltje. Die was toen net gepubliceerd door een team dat aan de slag was gegaan met alle data verzameld door het Amerikaanse experiment CDF. Wat deze meting zo bijzonder maakte: de massa die deze onderzoekers vonden, lag boven de massa die de theorie voorspelt. En dat zou kunnen duiden op – bijvoorbeeld – nieuwe deeltjes.
Alleen: zoals één zwaluw nog geen zomer maakt, zo moet je als natuurkundige ook niet al te hard van stapel lopen als één experiment met een onverwacht resultaat komt. Eerst maar eens afwachten wat andere experimenten over hetzelfde fenomeen te zeggen hebben. Vinden die ook iets geks, dan heb je misschien echt iets nieuws in handen. Doen ze dat niet… Dan zou het zomaar kunnen dat er bij dat ene experiment iets mis is gegaan.
Afgelopen week deed ATLAS, het grootste experiment dat deeltjesbotsingen in de versneller LHC bestudeert, een duit in het zakje. Dat publiceerde een nieuwe analyse… En die strookt met de eerdere ATLAS-waarde uit 2017, én met de theoretische voorspelling.
Vergeten hier te posten, maar wel een belangrijke update bij dit KIJK-artikel van eind 2021:
Het gold als een van de interessantste resultaten binnen de deeltjesfysica sinds de ontdekking van het higgsdeeltje: het feit dat er bij het verval van bepaalde deeltjes minder vaak muonen ontstaan dan je zou verwachten. Zou die afwijking van onze huidige deeltjestheorie, blootgelegd met het deeltjesexperiment LHCb, wijzen op het bestaan van nieuwe deeltjes of nieuwe natuurkrachten?
Terwijl theoretici enthousiast alle mogelijke oorzaken voor zo’n afwijking verkenden, ging het LHCb-team verder met het analyseren van data. En eerder deze maand maakten ze bekend: er is bij nader inzien toch geen verschil tussen hoe vaak er bij een verval muonen ontstaan, en hoe vaak hun lichtere broertjes opduiken, de bekendere elektronen.
Precies zoals de deeltjestheorie voorschrijft, dus? Niet per se.
Tien jaar geleden is het alweer: de ontdekking van het higgsdeeltje. Kan me nog goed herinneren dat ik, met CERN-T-shirt aan, via mijn pc de praatjes volgde van de woordvoerders van de LHC-experimenten ATLAS en CMS in Genève. Technische verhalen die langzaam, met voor leken vrij ondoorgrondelijke PowerPoints, gestaag toewerkten naar hun conclusies. En uiteindelijk directeur Rolf-Dieter Heuer die hun verhalen samenvatte met: “As a layman I would now say: I think we have it.”
Een mooi moment – dat nog ietsje mooier was voor mij persoonlijk, omdat ik destijds al maanden werkte aan mijn eerste boek, De deeltjesdierentuin, dat uiteindelijk in november 2012 verscheen. De breed gerapporteerde ontdekking van het higgsdeeltje – met alle vragen die al die berichten en artikelen opriepen – zal de verkoop zeker geen kwaad hebben gedaan.
De 22 kilometer lange Large Hadron Collider, momenteel ‘s werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller, gaat voorlopig niet met pensioen. En diens beoogde opvolger, de 100 kilometer lange Future Circular Collider, zal op zijn best pas ergens halverwege deze eeuw met zijn werk beginnen. Toch hebben natuurkundigen James Beacham en Frank Zimmermann alvast een artikel online gezet over een nog futuristischere machine. De omtrek: 11.000 kilometer.
Zo’n apparaat zou duizend keer zo hoge botsingsenergieën kunnen halen als de LHC, stelt het tweetal. En hoe hoger de botsingsenergie, hoe zwaarder de deeltjes die bij zo’n botsing kunnen ontstaan. Een 11.000 kilometer lange versneller zou dus weleens deeltjes aan het licht kunnen brengen waarvan we het bestaan nog niet eens vermoeden.
Maar waar bouw je in hemelsnaam een cirkelvormige buis van 11.000 kilometer? Niet ergens hier op aarde, zo stellen Beacham en Zimmermann, maar helemaal rond de maan. De versneller die zij voor zich zien, heeft dan ook als werktitel de Circular Collider on the Moon, afgekort de CCM.
Lees het hele artikel op de site van New Scientist.
Alweer zes jaar geleden lieten deeltjesfysici wereldwijd de champagnekurken knallen: het higgsdeeltje, het deeltje dat – heel kort door de bocht – andere deeltjes hun massa’s geeft, was ! Dat betekende echter niet dat alles rond dit deeltje gelijk in kannen en kruiken was. Nu is bijvoorbeeld pas de belangrijkste manier waargenomen waarop het befaamde deeltje uit elkaar kan vallen.
Lees het hele artikel op de KIJK-site!
Blijven lastige onderwerpen om ‘on the fly’ een bericht over te moeten schrijven. Hoop dat het een beetje duidelijk is zo.
Nu in de winkel: KIJK 4/2017! Met daarin van mijn hand het artikel ‘Demonisch deeltjeslab’ in de reeks ‘Complot!’, over de bizarre samenzweringen rond CERN. Ontzettend veel lol beleefd aan het researchen en schrijven; hopelijk ook leuk om te lezen. (Het stuk is los te koop via Blendle.)
Verder van mij: de SHOT ‘Sterren op dieet’ en de ‘Far out’-aflevering ‘Oerend hard’, over een mogelijke manier om te testen of theorieën die stellen dat de lichtsnelheid niet altijd hetzelfde was het bij het rechte eind hebben. (Lees hier de online versie.)
KIJK 4/2017 kost 5,95 euro en is hier online te bestellen; geen verzendkosten!
In dit filmpje – dat wel een beetje op insiders gericht lijkt te zijn – blikt CERN terug op wat het Europese deeltjesinstituut in 2016 allemaal heeft klaargespeeld.
(Geen vermelding van het mogelijke deeltje bij 750 giga-elektronvolt dat toch niet bleek te bestaan…)
Langs de 27 kilometer lange, cirkelvormige tunnel van deeltjesversneller LHC staan vier grote experimenten opgesteld: ATLAS, CMS, ALICE en LHCb. Allemaal installaties die tonnen zwaar zijn en waar honderden, zo niet duizenden wetenschappers aan werken. Maar in de ondergrondse ruimte waar LHCb zich bevindt, staat ook een veel bescheidener experiment, dat je zomaar zou kunnen aanzien voor een paar archiefkasten en wat verspreide dozen met tl-buizen: MoEDAL. Daarmee wordt gezocht naar exotische deeltjes, en dan met name naar de zogenoemde magnetische monopolen. En dat experiment heeft nu eindelijk zijn eerste resultaten in een wetenschappelijk tijdschrift zien verschijnen.
Lees het hele bericht op de KIJK-site.
Lezers van De deeltjessafari met een héél goed geheugen zullen nu misschien een gevoel van déjà vu ervaren. Ik meldde namelijk vergelijkbare resultaten in hoofdstuk 5 van mijn tweede boek, dat alweer twee jaar geleden is verschenen. Toen baseerde ik me nog op een paper naar aanleiding van een conferentie; nu pas zijn blijkbaar de resultaten gepubliceerd in het Journal of High Energy Physics.
Geen idee waarom het zo lang moest duren, maar ach, deze volgens CERN eerste paper van MoEDAL vormt wel een mooie aanleiding om de zoektocht naar échte magnetische monopolen (en dus niet die vaste-stoffysica-dingen) onder de aandacht te brengen bij de KIJK-lezers.
De Large Hadron Collider, de grote deeltjesversneller van CERN, is weer eens in het nieuws. Niet vanwege het higgsdeeltje, niet vanwege de sporen van het mysterieuze nieuwe deeltje dat men op het spoor denkt te zijn… Maar vanwege een dier dat zijn tanden zette in een transformatorkabel waar 66 kilovolt spanning op stond. Deze actie zorgde voor een stroomuitval die heel CERN trof.