Nieuwe vondst doet deeltjestheorie wankelen

Wetenschap Vandaag10 apr '21 15:027 minuten
Of luister de podcast via:

Over de aflevering

Het nieuws komt uit het Fermilab: de Amerikaanse tegenhanger van het Europese CERN. Daar werd iets minder dan 20 jaar geleden al eens hetzelfde experiment gedaan op een andere locatie: Brookhaven in New York. In 2013 werd de hele installatie verhuisd naar Illinois en dat was spectaculair: de enorme magneet van 15 meter breed - daarmee te breed om zomaar door de lucht te vervoeren - werd in 35 dagen per schip en vrachtwagen naar het nieuwe lab gebracht.

Wat hebben ze nou precies gemeten?

Ze hebben gekeken naar een eigenschap van één van de elementaire deeltjes: het muon. Dat deeltje lijkt op een elektron, maar is zwaarder. Van dit deeltje hebben ze een eigenschap bestudeerd die het magnetisch moment heet. Vanuit het standaardmodel - het model waarin staat beschreven hoe natuurkrachten en elementaire deeltjes zich zouden moeten gedragen - laat dit magnetisme zich goed voorspellen. De eigenschap laat zich ook heel nauwkeurig meten. Toen dit in het Fermilab werd gedaan, vonden onderzoekers afwijkend gedrag. De voorspelling en meting kwamen niet overeen en dan wordt het spannend.

Ontdekking of geen ontdekking

Hoewel aan de reacties van onderzoekers wereldwijd wel te merken is dat het een spannende vondst is - eentje die mogelijk iets zegt over hoe goed het standaardmodel in elkaar zit - kan volgens de spelregels van de deeltjesfysica nog niet worden gesproken van een ontdekking. Dat mag pas bij 5 sigma, waarbij sigma de maat voor de onzekerheid in de voorspelling en de meting is. Bij 5 sigma is de kans dat een gevonden afwijking toeval is kleiner dan 1 op de 35 miljoen. Nu was er sprake van 4,2 sigma. Nog geen officiële ontdekking dus, maar genoeg om de wereld van de deeltjesfysica flink te laten rondtollen. Zo'n afwijking vind je niet zomaar.

Aangezien nog niet alle data uit het experiment zijn geanalyseerd, kan dit nog maar het topje van de ijsberg zijn. Ook zijn wereldwijd onderzoekers druk aan het speculeren wat de oorzaak van de afwijking zou kunnen zijn. Klopt het standaardmodel niet? Is er een fout gemaakt in het experiment? Komt het door donkere materie? Of hebben we iets ontdekt waarvan we nog niet eens weten dat het bestaat? Een nog onbekend elementair deeltje? De komende tijd zal het (mogelijk) uitwijzen, maar een spectaculaire vondst is het sowieso.

In deze audio hoor je onderzoeker Gerco Onderwater van Nikhef en de Rijksuniversiteit Groningen. Hij was betrokken bij de voorganger van het hierboven besproken experiment. Lees hier meer over de recente ontdekking: Is the standard model broken? Physicists cheer major muon result. Of op de site van het Fermilab zelf: First results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics.