De wereld kon vandaag, dinsdag 13 december, via internet live meekijken naar de presentatie van de nieuwste resultaten wat betreft het Higgs-deeltje, het laatst ontbrekende deeltje in het Standaard Model. Dit is de theorie over alle elementaire deeltjes waaruit het zichtbare heelal – dus ook wijzelf – bestaat.

De geruchtenmachine gonsde vooraf op volle toeren, maar wie had gehoopt dat de directeur van Cern de volle college-zaal zou betreden om dramatisch te openen met 'Ladies and gentlemen, we’ve got him'’, kwam bedrogen uit. Officieel gaat de verklaring van Cern niet verder dan 'prikkelende hints' dat het Higgs-deeltje bestaat, maar die zijn 'nog niet sterk genoeg om de ontdekking te claimen'.

De Large Hadron Collider (LHC), de deeltjesversneller die speciaal is gebouwd om de Higgs op te sporen, heeft er nu twee jaar meten op zitten, en gaat tot maart 2012 dicht voor onderhoud en een upgrade. Logisch dat ze bij Cern vinden dat de belastingbetaler recht heeft op een overzicht van de resultaten tot nu toe.

Bij de deeltjesversneller horen twee mega-detectoren, Atlas en CMS, waar teams van duizenden wetenschappers werken aan het verzamelen en interpreteren van de data. Directe waarneming van een Higgs is uitgesloten; die vervalt zo snel in andere – al lang bekende – deeltjes, dat hij nooit in de detectoren terecht komt.
Het bestaan van de Higgs, en diens massa, zal moeten worden afgeleid uit het gedetailleerd registreren van de secundaire en tertiaire deeltjes die wel in de detectoren terecht komen. Geen enkele detectie op zich draagt een unieke vingerafdruk van de Higgs met zich mee, het komt allemaal aan op hoeveel deeltjes, van welke soort en met welke energie er gedetecteerd worden.

Significantie 
De Atlas- en CMS-teams presenteerden afzonderlijk hun resultaten in twee wetenschappelijke presentaties. Leuk dat iedereen live kon meekijken, maar voor niet-specialisten is het ondoenlijk om dit soort presentaties op hun mérites te beoordelen; voor een leek zijn ze een moeras van jargon, in elkaar geflanste sheets vol mysterieuze afkortingen en grafieken met een kluwen van bibberlijntjes.

Alhoewel, sociale wetenschappers zouden toch wat bekende geluiden hebben opgevangen: het ging dinsdag alsmaar over zaken als 'p-waarde' en 'significantie 2,6 sigma'. Het 'ontdekken' van de Higgs is namelijk een puur statistische kwestie. De LHC schiet met een variërende energie miljarden protonen op elkaar, en men kan berekenen hoeveel deeltjes van welke soort er bij elke energie in de detector terecht moeten komen als de Higgs wel, respectievelijk niet bestaat. Het berekende aantal wordt vergeleken met het werkelijk geregistreerde aantal, apart voor een aantal mogelijkheden waarop het Higgs-deeltje kan vervallen in andere deeltjes (de zogeheten decay channels).

Het proces doet denken aan het testen of een dobbelsteen wel (de Higgs bestaat) of niet (de Higgs bestaat niet) vals is. Als je in 10 worpen 3 keer zes gooit, zegt dat nog niks, maar een dobbelsteen die in 100 worpen 30 keer zes gooit is vrijwel zeker vals.

Na twee jaar en biljoenen 'worpen met de dobbelsteen' (proton-protonbotsingen), duiken er nu wat interessante bulten op in de grafieken die vlak zouden moeten blijven als het Higgs niet bestaat. Cern zelf stelt, dat voor elk individueel decay channel het gevonden effect niet méér voorstelt dan twee keer achter elkaar zes gooien met een dobbelsteen.

Maar de diverse decay channels wijzen wel allemaal op een Higgs met dezelfde, relatief lage massa: rond 125 gigaelektronvolt (ongeveer 140 keer zo zwaar als een waterstof-atoom). Bovendien zijn ook de Atlas- en CMS-teams het eens over deze massa. Omdat deze twee detectoren op verschillende manieren werken en deels verschillende decay channels bekijken, geeft dit extra vertrouwen; als ze dit soort effect elk bij een verschillende massa gevonden hadden, had het resultaat de prullenbak in gekund.

Overigens, als deeltjesfysica een sociale wetenschap was geweest, had men nu al Eureka! kunnen roepen, want de significantie van alle effecten gecombineerd ligt iets boven de 2 sigma, ofwel een p-waarde iets onder de 0,05. De geruchtenmachine vooraf had al waardes van meer dan 3 sigma geproduceerd.

P < 0,05 (de kans dat we niet meer dan een toevallige fluctuatie zien is minder dan 5%) is voor psychologen de magische grens waar voorbij je van een significant resultaat mag spreken. Cern legt de lat iets hoger: na de herstart in maart 2012 willen ze in een paar maanden tijd zoveel meer data verzamelen, dat ze de significantie kunnen opkrikken tot 5 sigma. Dan is de kans dat je iemand blij maakt met een dooie mus iets als 1: 100.000.