12 december 2012: Frank Linde
Higgs-deeltje gevonden: is de natuurkunde nu af?

In een Science Café waar de hoeveelheid materie per kubieke meter een zwart gat serieus naar de kroon stak – het was bomvol – hield natuurkundige Frank Linde een lezing over deeltjesfysica. Dat is een onderwerp dat door veel mensen als zeer moeilijk wordt beschouwd, maar waarvan de essentie op een T-shirt past, zoals Frank triomfantelijk liet zien. Niet dat het daardoor minder moeilijk wordt, maar zo’n T-shirt is natuurlijk wel cool.

Meer in het bijzonder ging het deze keer over de ontdekking van het Higgs-boson die dit jaar bij CERN in Genève bekend werd gemaakt. Het Higgs-boson, een in 1963 door Peter Higgs voorspeld elementair deeltje geeft volgens de theorie massa aan de andere deeltjes in het zogenoemde Standaard Model.

Prof. dr. Frank Linde, directeur van het Nationaal Instituut voor Subatomaire Fysica (Nikhef) in Amsterdam en hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam, is zelf jarenlang betrokken geweest bij het voorbereidende werk voor de speurtocht naar het Higgs-deeltje. Onderzoekers van zijn instituut hebben meegebouwd aan een van de detectoren van CERN (ATLAS) en helpen nu mee de meetgegevens te analyseren.

Voordat hij over het Higgs-deeltje en de ontdekking ervan kon vertellen moest er eerst een fundament worden gelegd. In een rap tempo ging het over krachten en deeltjes, de theorieën van Newton, Einstein en Higgs, de levensloop van het universum, en over hoe je alle deeltjes kunt maken door verschillende quarks in een potje te gooien. Het muon, het tau-deeltje, pionen, een hele reeks Griekse letters kwam uit dat potje. Volgens Frank is dat ook het enige waar dat alfabet goed voor is.

Pratend over de kernfusieprocessen in sterren vroeg hij of iemand wist hoe lang het licht van de zon erover doet om bij ons te komen. “Acht minuten”, kwam het antwoord uit het publiek. “Acht komma twee” riep iemand zelfs. Maar ze waren op het verkeerde been gezet want Frank legde uit dat het licht als straling diep in de zon ontstaat en er vervolgens een miljoen jaar over doet om het oppervlak van de zon te bereiken. Pas daarna is het in slechts acht minuten op aarde. “Acht komma twee”, hield iemand vol.

Vervolgens kwamen deeltjes en antideeltjes aan de orde en de botsingen die je ze kunt laten maken in een deeltjesversneller. Die botsingen zijn niet van de oersaaie soort zoals bij biljartballen, of van de gewoon saaie soort waarbij de biljartballen in stukken uiteenspatten, maar van de verrassende soort waarbij biljartballen uiteen vallen in… bananen en antibananen.

Om die botsingen mogelijk te maken moeten de deeltjes met ongelooflijk veel energie in de versneller worden rondgejaagd. Daarvoor zijn enorme machines nodig die even enorme bedragen kosten. En daarover wilde Frank even kwijt dat als je het omrekent naar wat het de belastingbetaler kost, je uit komt op een patatje-met per persoon per jaar.

En toen kwam datgene in beeld waar het allemaal om ging: in een aantal grafieken liet Frank zien hoe de onderzoekers van CERN in de loop van 2012 steeds dichter het moment naderden waarop ze met grote zekerheid konden aankondigen dat het Higgs-deeltje was waargenomen. Fysici willen nooit zomaar wat roepen, dus wachtten ze op het moment dat er twee onafhankelijke waarnemingen waren waarbij de kans dat het toch geen Higgs was maar ruis slechts één op bijna twee miljoen was. Natuurkundigen spreken dan van “5-sigma”. (Blijken die Griekse letters toch nuttiger dan je dacht, Frank.)

Eén van de meest gestelde vragen over CERN en de dure experimenten die ze doen is: wat hebben we eraan? (Met in het achterhoofd natuurlijk: wat kost dat wel niet? Iets waar Frank in zijn lezing al aandacht aan had besteed.) Geen wonder dus dat die vraag ook in het Science Café vrijwel meteen na de pauze voor de microfoon van discussieleider Henk van Voorthuizen werd gesteld. Alle medische instrumenten in het ziekenhuis, behalve de scalpel, hebben we te danken aan fundamenteel onderzoek als dit, stelde Frank. En daar komen nog bovenop: computers, mobiele telefoons, het world wide web, satellietnavigatie, et cetera, et cetera. Hij zette en passant ook nog een andere misconceptie recht: dat ze bij CERN onbedoeld een zwart gat zouden creëren dat de hele aarde zou verzwelgen. Als dat mogelijk was, zei hij, dan was het al lang gebeurd, want de botsingen van kosmische deeltjes met de aardatmosfeer gaan soms gepaard met veel grotere energieën dan ze bij CERN kunnen bereiken.

Door zijn vlotte vertelstijl, de grote stelligheid (minstens 5-sigma) waarmee hij de inzichten van zijn vak tentoonspreidde, en natuurlijk de fascinatie voor het onderwerp die hij op het 230-koppige publiek wist over te brengen, werd het een interessante avond waarop menigeen moet hebben gedacht: zo’n T-shirt wil ik ook.

De muziek was van Martin van de Vrugt en Jessica Kilroy.

Frank Linde heeft het Science Café een link naar zijn presentatie gestuurd, met de woorden: “dit mag je naar iedereen mailen die je wilt en men mag ook alles eruit gebruiken zonder mijn toestemming. Donaties naar stichting natuurkunde.nl a.u.b.” Hier is de genoemde link: http://www.nikhef.nl/~z66/ScienceCafe-Deventer-DEC2012/

Tekst Peter van Diest, fotografie Huub Eggen.