Higgs koppelt aan materiedeeltje topquark

04 - 06 - 2018


Het topquark, het zwaarste van de elementaire deeltjes, koppelt daadwerkelijk met het higgsboson. Dat maakte het Europese onderzoeksinstituut CERN op 4 juni 2018 bekend. Wetenschappers van het Nikhef-samenwerkingsverband, die aan het onderzoek meewerkten, spreken van een prachtig resultaat uit een waanzinnig moeilijke meting. “Door deze metingen leren we een nieuwe kant van het higgsdeeltje kennen”, aldus Wouter Verkerke van Nikhef.

De koppeling tussen het higgsdeeltje en het topquark is aangetoond met de CMS- en ATLAS-detectoren van deeltjesversneller LHC. Nicolo de Groot (Nikhef, RU), programmaleider van de ATLAS-groep van Nikhef: “Wij zijn blij met dit resultaat. Het aantonen van deze koppeling is onderzoek waar we al sinds 2012 aan werken.” Medeprogrammaleider Wouter Verkerke (Nikhef, UvA) omschrijft het experiment als een waanzinnig moeilijke meting: “Dat dit is gelukt, toont aan dat de LHC als een zonnetje loopt en de detectoren het uitstekend doen.” Nikhef draagt al jarenlang bij aan het ATLAS-experiment, met name in de complexe data-analyses. Bij deze resultaten speelden promovendi van Nikhef een grote rol.

Onbekend terrein
Sinds het higgsdeeltje is ontdekt, werken natuurkundigen op CERN hard om zijn eigenschappen beter te leren kennen. Door de interactie met het higgsdeeltje krijgen andere deeltjes massa. Natuurkundigen spreken over die wisselwerking als de koppeling tussen het higgsdeeltje en andere deeltjes. Voor het eerst is nu de koppeling aangetoond tussen het higgsdeeltje en een quark. “Het higgsdeeltje is gevonden door zijn interactie met bosonen, deeltjes die tijdelijk ontstaan bij het overbrengen van krachten. Die kant van het higgsdeeltje kennen we inmiddels vrij goed. Met deze metingen betreden we onbekender terrein; de interactie van higgs met de deeltjes waaruit de materie in ons universum is opgebouwd”, aldus Verkerke.

Directe metingen
Het topquark is de zwaarste van de elementaire deeltjes, zwaarder ook dan het higgsdeeltje zelf. Het topquark heeft zijn massa volgens de huidige theorie volledig te danken aan zijn interactie met het higgsdeeltje. Er waren al indirecte metingen van de koppeling van het topquark met higgs, maar dit keer gaat het om directe metingen. De Groot: “Wanneer er een verschil is tussen de directe en indirecte manier van meten, dan duidt dat op het bestaan van nieuwe deeltjes.” Binnen de foutenmarges sluiten de resultaten nu op elkaar aan. De komende jaren zal de LHC nog veel meer data produceren, benadrukt De Groot. “Als er toch een klein verschil bestaat tussen de directe metingen en de indirecte, dan zullen we dat dan zien.”

De directe metingen van de sterkte van de koppeling zijn wel consequent iets hoger dan de voorspellingen van het standaardmodel, het model waarmee we in de natuurkunde alle deeltjes beschrijven. Frank Filthaut (Nikhef, RU) leidde de analyse van de data in Nederland. Hij vertelt dat preciezere vervolgmetingen een belangrijke toets vormen voor het standaardmodel: “Wellicht blijkt de werkelijkheid toch anders dan het model.” De mogelijkheid bestaat dat er niet één, maar meerdere higgsdeeltjes zijn die een rol spelen in deze koppeling. “Ook daarnaar zullen we zoeken”, aldus Filthaut.

Meer informatie
Persbericht CERN
Persbericht ATLAS
Persbericht CMS