Peter Higgs in 2013. Foto: Bengt Nyman, CC BY 2.0. Bijgesneden versie via Wikimedia Commons.

Waarom hebben elementaire deeltjes massa? Peter Higgs hielp een antwoord te formuleren op die ogenschijnlijk eenvoudige vraag. Zijn naam raakte verbonden aan een veld dat overal in het heelal aanwezig is — en aan een deeltje waarop natuurkundigen bijna een halve eeuw moesten wachten.

Kerngegevens

• Naam: Peter Ware Higgs
• Leefde: 1929–2024
• Vakgebied: theoretische deeltjesfysica
• Verbonden aan: Universiteit van Edinburgh
• Bekend van: het higgsmechanisme en de voorspelling van het higgsboson

Een idee dat groter werd dan zijn bedenker

In 1964 publiceerde Higgs zijn bijdrage aan een probleem in de theorie van elementaire deeltjes. Ook Robert Brout en François Englert, en het team van Gerald Guralnik, Carl Hagen en Tom Kibble, kwamen dat jaar met verwante ideeën. Het was een doorbraak waaraan meerdere onderzoekers onafhankelijk werkten. Higgs benadrukte bovendien dat de theorie een nieuw deeltje voorspelde. [1]

Het veld en het deeltje

Een veld heeft op iedere plek in de ruimte een waarde. Het higgsveld heeft zelfs in het vacuüm een niet-nulwaarde. De wisselwerking ermee hangt samen met de massa van onder meer elektronen, quarks en de W- en Z-bosonen. Fotonen hebben geen rustmassa. Het higgsboson is een kwantum van dit veld: een meetbare excitatie ervan. Het veld en het deeltje zijn dus nauw verbonden, maar niet hetzelfde. [2]

Bijna vijftig jaar wachten

Op 4 juli 2012 presenteerden de ATLAS- en CMS-experimenten bij CERN de ontdekking van een nieuw deeltje. Vervolgmetingen bevestigden dat het de eigenschappen van een higgsboson had. Daarmee kreeg het theoretische idee experimentele ondersteuning. [2] In 2013 ontvingen Higgs en Englert de Nobelprijs voor Natuurkunde. De ontdekking zelf was het werk van grote internationale onderzoeksteams. [1]

Waar komt onze massa vandaan?

Het is verleidelijk om te zeggen dat het higgsveld alle massa verklaart. Toch zit het anders. Het grootste deel van de massa van protonen en neutronen komt voort uit de energie en dynamiek van quarks en gluonen, verbonden met de sterke wisselwerking. De eigen massa’s van de quarks vormen slechts een klein deel. Het higgsmechanisme is dus essentieel, maar niet het volledige verhaal achter de massa van alledaagse materie. [3]

Waarom Higgs bij de pioniers van het heelal hoort

Higgs onderzocht de bouwstenen waaruit sterren, planeten en mensen bestaan. Zijn verhaal verbindt het allerkleinste met onze vragen over het heelal. Voor AstroGies laat het ook zien hoe wetenschap werkt: een idee wordt pas overtuigend wanneer metingen het op de proef stellen.

De ontdekking heeft het onderzoek niet afgesloten. Natuurkundigen bestuderen nog hoe het higgsboson zich gedraagt en of afwijkingen nieuwe natuurkunde kunnen onthullen. Het is geen aangetoond donkere-materiedeeltje. [2]

Bronnen

• [1] CERN — CERN pays tribute to Peter Higgs
• [2] CERN — The Higgs boson
• [3] U.S. Department of Energy — Quarks and Gluons

Lees ook: Vera Rubin en donkere materie →

← Bekijk alle pioniers