Hebben we iets gevonden?

Op een ochtend kwam ik het kantoor binnen en liet mijn begeleider me een grafiekje zien. Niet heel bijzonder zou je zeggen. Maar dit grafiekje was anders dan anders. Een punt stak boven de rode lijn uit, een piekje in de data. Wat was er aan de hand?

15 december 2015

De dagen daarna begon de geruchtenstroom. Enthousiast kwamen mijn collega’s binnen als ze weer iets te weten gekomen waren. En dat ging op manieren waar de AIVD ‘u’ tegen zou zeggen. Meetings werden afgeluisterd en data werd zeer subtiel gelekt. “Hebben jullie al iets gevonden?” was een zin die verraadde dat de andere groep ook iets zag. Maar wat zagen ze dan?

Random fluctuatie
Als je een deeltje wilt ontdekken moet je genoeg statistiek hebben om er zeker van te zijn dat het niet een random fluctuatie is. De kans dat je zes gooit met een dobbelsteen is één op zes, maar als je zes keer met een dobbelsteen gooit hoeft er niet per se een keer zes tussen te zitten. Door random fluctuaties kan de kans op een zes heel anders uitpakken. Als iemand echter vijfentwintigduizend keer met een dobbelsteen gooit, wordt de kans op zo’n random fluctuatie veel kleiner en zal het aantal zessen zeker rond de één op zes liggen.

Zo is dat precies hetzelfde met deeltjes. Een nieuw deeltje kan een random fluctuatie zijn. Dat valt nooit helemaal uit te sluiten. Binnen de deeltjesfysica geldt de regel dat je minimaal 99,9999426697% zeker moet zijn dat het geen random fluctuatie is voordat je over een ontdekking kan spreken. Daarvóór spreken we over een “iets”. En dat is nu precies wat we gevonden hebben in de LHC.

“Iets” gevonden in de data
ATLAS Experiment © 2015 CERN

Speculeren
De kans dat het piekje in de grafiek daadwerkelijk een deeltje is, is in het meest optimistische scenario momenteel 99,97%. Niet genoeg dus om een ontdekking te claimen. Het is gevonden in een groot aantal groepen in het ATLAS-experiment. Ook een ander experiment dat gevestigd is aan de andere kant van de LHC, CMS, lijkt “iets” te zien op dezelfde plek. Dat lijkt overtuigend, maar schijn bedriegt. Met zoveel data verwacht je dat er ergens ineens een piekje te zien is, wat er in werkelijkheid niet is. Veel gevonden “ietsen” bleken achteraf een random fluctuatie te zijn.

Dit weerhoudt ons er uiteraard niet van om er volledig op los te speculeren. Er hangt een gespannen, maar euforische sfeer op het CERN. Wat als dit piekje in de grafiek daadwerkelijk een deeltje is? Wat voor deeltje is het dan? En welke theorieën gaat het bevestigen of ontkrachten? Of winden we ons op om niets?

Onderhoud
De LHC is nu dicht voor onderhoud en gaat pas eind maart weer data produceren. Tot die tijd moeten we het dus doen met wat we nu hebben. Het goed bestuderen van de data en het combineren van alles wat aanwezig is, zou de resultaten kunnen verbeteren (of verslechteren). 2016 belooft in ieder geval een goed jaar te worden!