Het is al veertig jaar de natte droom van menig natuurkundige: een glimp op vangen van het Higgsdeeltje. In de jaren zestig van de vorige eeuw voorspelde de Schotse natuurkundige Peter Higgs het bestaan ervan, maar tot nu toe is het bij geen enkel deeltjesexperiment gezien.

Het Higgsdeeltje speelt een zeer belangrijke rol in het bouwwerk van elementaire deeltjes. Zonder Higgs is het namelijk volstrekt onverklaarbaar waarom alle ándere deeltjes - de quarks en de elektronen, om er een paar te noemen - massa hebben. Maar het Higgsdeeltje - ook wel het Godsdeeltje genoemd - lijkt het spreekwoordelijke ontbrekende stukje in de puzzel van de natuur. Alle ándere deeltjes die het Standaardmodel - de theorie van de elementaire deeltjes - voorspelde, zijn in de afgelopen veertig jaar stuk voor stuk experimenteel aangetoond. Alleen het Higgs blijft hardnekkig onvindbaar.

Geen wonder, zo blijkt uit een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature van deze week. We keken in de verkeerde hoek. Het Higgsdeeltje is een stuk zwaarder dan tot nu toe werd aangenomen, berekenden onderzoekers van de Universiteit van Rochester. Daardoor heeft het zich al die tijd aan het oog van de experimentatoren onttrokken.

Het goede nieuws is dat met de op stapel staande Large Hadron Collider, een nóg grotere deeltjesversneller die in 2007 in Genève van start zal gaan, het Higgsdeeltje wel degelijk binnen handbereik komt. De nieuwe massa van het Higgsdeeltje volgt uit complexe analyses van deeltjesexperimenten die de afgelopen jaren met de Tevatronversneller op het Fermilaboratorium zijn uitgevoerd.

Om precies te zijn: uit de nieuwe massa van het topquark, die uit de analyses volgde. Geen 174 GeV (giga-elektronvolt) weegt het zwaarste van de zes in de natuur voorkomende quarks, maar net ietsje meer: 178 GeV. En dat heeft vergaande consequenties voor de massa van het Higgsdeeltje, legt Ronald Kleiss, hoogleraar theoretische natuurkunde aan de universiteit van Nijmegen uit.

"De nieuwe massa van het topquark moet in overeenstemming gebracht worden met eerdere experimentele resultaten uit de LEP-versneller in Genève," zegt Kleiss. "En als je dan alles doorrekent, ontdek je dat een kleine variatie in de massa van het topquark een aanzienlijke verschuiving in de massa van het Higgsdeeltje teweeg brengt."

Uit de nieuwe berekeningen volgt als 'meest waarschijnlijke' massa voor het Higgsdeeltje 117 GeV, en dat is "een pesterig klein beetje meer dan we met de LEP-versneller konden bereiken," zegt Kleiss. De LEP-versneller, waar vier jaar geleden de stekker uit ging, kon deeltjes waarnemen van maximaal 114 GeV. Het was dus kantje boord.

Het mechanisme waarlangs het Higgsdeeltje - of liever gezegd: het bijbehorende Higgsveld - de andere deeltjes hun massa moet geven is niet zo een twee drie uit te leggen, geeft Kleiss onmiddellijk toe. Zo'n tien jaar geleden schreef de Britse minister van Wetenschap, William Waldegrave, een prijsvraag uit waarin hij natuurkundigen opriep op één A4'tje uit te leggen wat het Higgsdeeltje is, en waarom het zo belangrijk is om het met peperdure deeltjesversnellers te vinden.

Dat leverde vijf zeer uiteenlopende verhalen op, die zo op het eerste gezicht niets met elkaar te maken hebben. Kleiss heeft een eigen uitleg: de metafoor van het natte licht. "In een bak water is de lichtsnelheid zo'n 30 procent kleiner dan in vacuüm. De energie van het licht blijft echter ongewijzigd: een rode laser is ook in water rood. Met die snelheid en die energie kun je de massa van de lichtdeeltjes uitrekenen. En waar lichtdeeltjes in vacuüm massaloos zijn, blijken ze in water wel degelijk iets wegen: het gewicht van nat licht."

"Als de lege ruimte nu werkelijk leeg was, voorspelt de theorie dat alle deeltjes die we kennen massaloos zijn, net als lichtdeeltjes in vacuüm. Maar als er, zoals we denken, in de lege ruimte een Higgsveld zit, dan kunnen de deeltjes een massa krijgen. Net zoals nat licht", vervolgt Kleiss.

Maar ook als het Higgsdeeltje - de verschijningsvorm van het Higgsveld - gevonden wordt, dan zijn er nog een hoop vragen te beantwoorden. Want waaróm weegt bijvoorbeeld het topquark zoveel meer dan de andere vijf quarks? Waarom drukt het Higgsveld zwaarder op het ene deeltje dan op het andere?

"Àls het Higgs-deeltje gevonden wordt, kunnen we een begin maken met het zoeken naar die antwoorden," zegt Kleiss. "Maar tegen de tijd dat die gevonden zijn ben ik al wel met pensioen."

D0 collaboration: A precision measurement of the mass of the top quark. In: Nature 429, 638 - 642 (10 juni 2004)