Je leest:

Eerste resultaten LHC bekend

Eerste resultaten LHC bekend

Het standaardmodel is herontdekt

Auteurs: en | 28 juli 2010

Slechts drie maanden nadat de deeltjesversneller Large Hadron Collider (LHC) succesvol in werking is gesteld, maken onderzoekers bekend dat ze een deel van het standaardmodel van de deeltjesfysica hebben herontdekt. Nu is de weg vrij voor de ontdekking van het Higgs-boson.

Pas een paar maanden lang botsen er twee bundels protonen, bouwsteentjes van atomen, tegen elkaar in de LHC. Met bijna de snelheid van het licht klappen de bundels op elkaar, waarbij een waterval van vreemde deeltjes ontstaat. Hoewel er in de beperkte tijd nog weinig nieuws gemeten kon worden, zijn de onderzoekers bij CERN in Zwitserland nu al tevreden over wat ze zien.

De ATLAS-detector, één van de reusachtige meetinstrumenten die elk spoor van de protonenbotsingen vastleggen, detecteerde een aantal onderdelen van het Standaardmodel van de deeltjesfysica. Niet de protonen en neutronen waar de wereld om ons heen van gemaakt is, maar zeldzame en kortlevende deeltjes die pas recent zijn ontdekt. Goed nieuws, want dit betekent niet alleen dat het standaardmodel voor zo ver klopt en dat de LHC doet wat ’ie moet doen, maar ook dat de kans steeds groter wordt dat we eindelijk het Higgs-boson gaan zien.

Het Standaardmodel

Het standaardmodel van de deeltjesfysica is een theorie die alle krachten en deeltjes beschrijft waar materie van gemaakt is. In het standaardmodel komen drie verschillende soorten deeltjes voor: quarks (paars), leptonen (groen) en bosonen of krachtdeeltjes (blauw). Het standaardmodel stamt uit 1967 en voorspelde het bestaan van enkele bosonen en quarks. Die werden later pas experimenteel aangetoond. Maar om het model compleet te maken, moet eerst nog het Higgs-boson (niet afgebeeld) worden gevonden.

De materie die we om ons heen zien, is gemaakt van een combinatie van quarks en leptonen. In de meest linkse kolom van het bovenstaande schema staan de deeltjes waar wij van gemaakt zijn. De up- en down-quarks vormen samen de protonen en neutronen van onze atomen. Daaromheen vliegen elektronen, een type leptonen. En de neutrino’s, in de derde rij in het groen, zijn hele kleine, bijna massaloze deeltjes die nodig zijn voor de energiebalans.

De tweede en derde kolom zijn andere families van quarks en leptonen, die qua eigenschappen erg op de onze lijken. Ze komen minder veelvuldig voor en hebben vaak een korte levensduur. In de rechterkolom staan nog vier deeltjes om het verhaal compleet te maken: de deeltjes die verantwoordelijk zijn voor de vier fundamentele krachten.

Vier detectoren meten de deeltjesbotsingen tussen de protonen in de LHC. ATLAS en CMS zoeken naar het Higgs-deeltje en andere nieuwe materie. LHCb speurt naar supersymmetrische deeltjes die donkere materie kunnen verklaren. ALICE kijkt niet naar botsingen tussen protonen, maar tussen loodkernen. Die botsingen bootsen de omstandigheden in het heelal net na de Oerknal na.
CERN

De donkere krochten van het Standaardmodel

De onderzoekers in Zwitserland, waar de LHC staat, zijn blij dat ze de bijzondere deeltjes uit het Standaardmodel hebben gezien, maar ook dat ze nog geen vreemde dingen hebben gevonden. Zware deeltjes – zogenaamde aangeslagen quarks – worden in sommige theorieën voorspeld, en zouden het einde van het Standaardmodel betekenen. Maar die deeltjes werden niet gevonden; de bekende bouwstenen wel. De theorie blijkt dus goed te werken, zelfs bij de ongekend hoge botsingsenergieën van de LHC.

Maar de LHC werd natuurlijk niet alleen gebouwd om theorieën te testen. De monstermachine speurt naar een aantal soorten nieuwe deeltjes, zowel voorspelde deeltjes als verrassingen. Het bekendste van de deeltjes die de LHC moet gaan vinden is het Higgs-boson, het deeltje dat volgens het Standaardmodel nodig is om andere materie massa te geven. Andere deeltjesversnellers zochten er al naar, maar vonden nog niets. Dat betekent dat áls het Higgs-deeltje bestaat, zijn massa simpelweg te groot is om hem bij de botsingen in die andere machines te maken. De LHC kan dat misschien wel.

Een ander soort deeltje waar de LHC-onderzoekers naar speuren is een deeltje dat de aanwezigheid van donkere materie in het heelal kan verklaren. Mogelijk komt dat deeltje uit de theorie van de supersymmetrie. De vondst van zo’n deeltje zou twee vliegen in één klap slaan: niet alleen zou het donkere materie eindelijk een gezicht geven, maar ook snaartheoreten hopen op het bestaan van supersymmetrische deeltjes.

De metingen werden grotendeels gedaan in de ATLAS-detector, hier nog in aanbouw.

Reis naar het onbekende

Maar misschien wel het spannendste deeltje dat in de LHC voor het eerst ontdekt kan worden is nog onbekend. De energie van de protonbotsingen in de machine wordt zo hoog, dat wetenschappers niet goed in kunnen schatten wat er allemaal tevoorschijn zal komen. De machine draait nu op half vermogen en heeft het Standaardmodel al herontdekt. Wat er gaat gebeuren als de protonen worden opgeschroefd tot de hoogst mogelijke energie in de machine is raadselachtig en spannend. De deeltjesfabriek staat intussen volop te knallen… wordt ongetwijfeld vervolgd.

Zie verder:

De LHC

Lydwin van Rooyen

Donkere optelsom in de LHC

Lydwin van Rooyen

Het laatste nieuws over deeltjesfysica op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/deeltjesfysica/lhc/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 juli 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.