Onderzoekers hebben met de deeltjesversneller LHC van CERN een nieuw deeltje ontdekt, een soort 'zwaar proton'. En zo wordt de lijst van ontdekkingen steeds langer. "We zijn terrein aan het verkennen waar we nog niet geweest zijn", zegt natuurkundige Jorgen D'Hondt.
Alweer nieuw deeltje ontdekt in CERN: "Deeltjesfysica verkent terrein waar we nog niet zijn geweest"
Heleen Vander Beken
Gepubliceerd:
2 charm-quarks en een down-quark. Het is geen Nederlands recept voor een kaastaart, wel de samenstelling van een nieuw deeltje. We presenteren je het Xi-cc-deeltje. Vier keer zo zwaar als een stabiel proton in atoomkernen, zeer instabiel, en waargenomen in de LHC-versneller.
LHC, de grootste deeltjesversneller van het CERN en ter wereld
De LHC of Large Hadron Collider is de grootste en sterkste deeltjesversneller ter wereld. Het is een ring van 27 kilometer lang, 100 meter onder de grond, waarin wetenschappers met supergeleidende magneten miniscule deeltjes tegen waanzinnige snelheden tegen elkaar laten botsen. Bij de botsingen vallen de deeltjes uit elkaar en zo kunnen wetenschappers heel kort waarnemen waaruit die deeltjes bestaan.
LHC is de jongste deeltjesversneller van het CERN, een Europese organisatie, gevestigd in Genève in Zwitserland, die fundamenteel onderzoek doet naar elementaire deeltjes.
80 stappen dichter bij "geheim van de natuur"
Het klinkt als sciencefiction, dus we zetten even een stap terug. Alles om ons heen is opgebouwd uit atomen. Die bestaan uit kleinere deeltjes, zoals protonen en neutronen. Maar dan is er nóg een stapje kleiner: elementaire deeltjes. Die kan je niet meer opsplitsen. De deeltjesfysica bestudeert die deeltjes.
"De fundamentele deeltjes die atoomkernen opbouwen zijn quarks, daar bestaan er 6 van die we allemaal ontdekt hebben", zegt D'Hondt. "Die komen niet alléén voor in de natuur, ze zitten altijd in een systeem met nog andere quarks." Die systemen van quarks vormen dan bijvoorbeeld een proton, een neutron enzoverder.
Alle vaktermen terzijde: het is alweer een fascinerende vaststelling dankzij de deeltjesversneller. Intussen zijn daarin een 80-tal deeltjes ontdekt in nog geen 20 jaar tijd. Al is dit een behoorlijk bijzondere, volgens Jorgen D'Hondt, directeur van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef in Amsterdam.
"Wat ze nu gevonden hebben, is een nieuwe binding van een aantal quarks. Het is pas de tweede keer dat er in zo’n systeem twee charm-quarks voorkomen, zwaardere quarks. Het gebeurt niet zo vaak dat we deeltjes zien met zwaardere quarks, dus het is bijzonder dat er daar twee in zitten."
Voor de leek blijft dat allemaal vaag, maar het illustreert de rotvaart waarmee de fysica letterlijk en figuurlijk voortraast in het CERN. "Al die onderzoeken helpen ons om de fundamentele deeltjes te begrijpen, zoals we er in 2012 nog een ontdekt hebben, het higgs-boson-deeltje. Uit de samengestelde deeltjes kunnen we afleiden wat de eigenschappen zijn van de fundamentele deeltjes."
Barstjes in onze kennis
"Vergelijk het met een legofabriek. Stel dat er 6 blokjes gemaakt worden in die fabriek, wil je die natuurlijk kennen. In de natuur komen we structuren tegen, gemaakt met die 6 blokjes." Zoals dus ook dit nieuwe Xi-cc-deeltje. De verschillende structuren helpen om te begrijpen hoe de fundamentele blokjes in elkaar zitten.
De grote vraag blijft immers bestaan: hoe verklaren we de wereld rondom ons? Daarvoor gebruiken we nu het zogenoemde "Standaardmodel" van de fysica, dat de fundamentele deeltjes in de natuur beschrijft, en hoe ze zich gedragen. Maar het model schiet tekort, zo bleek de afgelopen jaren al.
"We zoeken waar de barsten zitten in onze theorie", verklaart D'hondt. Sommige fenomenen kunnen simpelweg niet verklaard worden met het model. D'hondt klinkt hoopvol dat de ontdekkingen in CERN dat kunnen veranderen. "We beginnen onze botsingen beter te begrijpen, onze manier van simuleren, en zo krijgen we betere tools om onbekend terrein te verkennen."
Maar hoelang het zal duren voor we dat "geheim van de natuur" zullen begrijpen, daarover blijft hij voorzichtig. "Als Columbus naar het westen ging, wist hij ook niet wanneer hij land ging tegenkomen. Maar wat een impact als land in zicht komt."
