Tientallen mensen die de nacht doorbrengen op de vloer voor het auditorium: dit is Higgsteria! Degenen die om 5 uur aankwamen, waren de laatsten die een plaatsje konden bemachtigen. Oorverdovend gejuich wanneer enkele fysica-supersterren langskomen. De voorbije dagen heeft Prof. Peter Higgs himself al tientallen handtekeningen uitgedeeld. Dit is niet een of andere festival of de nieuwe Harry Potter maar de bekendmaking van de resultaten van het Higgs onderzoek. En iedereen hier op het Europese laboratorium voor deeltjesfysica CERN verwacht dat er een eind zal komen aan een zoektocht van meer dan 40 jaar.




Beroemdheid in de zaal
In de jaren ’60 hebben twee Belgen, Francois Englert and Robert Brout, als eerste het Higgs-mechanisme voorgesteld dat massa aan alle elementaire deeltjes moet geven. Daarna werd deze theorie onafhankelijk voorgesteld door verschillende andere fysici, onder meer Peter Higgs, die het geluk had dat hij zijn naam aan het deeltje mocht geven. Het Higgs-mechanisme kan je vergelijken met een beroemdheid die een zaal binnenstapt. Afhankelijk van hoe populair hij is, hoe meer mensen samenklitten rond hem. En dan wordt het moeilijker voor hem om te bewegen. Een effect van zo'n veld is dat er ook een extra deeltje mee geassocieerd is en dit deeltje, het Higgs-deeltje, is hetgeen waar we naar op zoek waren.

Voor de mensen hier op CERN was de ontdekking uiteraard geen verrassing. Enkele weken geleden hadden de twee grote experimenten, CMS en ATLAS, al een eerste keer naar de resultaten gekeken. Toen was het onmiddellijk duidelijk dat we een mooi signaal zagen en begonnen de geruchten op CERN rond te vliegen. Vorige week had CMS al een zomerfeestje waar deze ontdekking de ‘talk of the night’ was.
 
Maandenlang had niemand naar de resultaten gekeken. Iedereen probeerde zijn methodes te verbeteren zonder naar het mogelijke signaal in de data te kijken en nadat we ons hadden verzekerd dat alle methodes correct zijn en dat we de data begrijpen, keken we pas naar die data. Hoe gebeurt dit? Om een voorbeeld te geven: om de energie van lichtdeeltjes (fotonen) en elektronen te meten, gebruiken we hetzelfde onderdeel van de detector, de zogenaamde elektromagnetische calorimeter. Nu zijn er verschillende deeltjes die we vroeger ontdekt hebben en waarvan we de massa goed kennen, zoals het Z-boson (ontdekt in 1983). Een Z-boson vervalt naar twee elektronen en op die manier kunnen we de elektromagnetische calorimeter juist afstellen door de energie van de elektronen te checken. Dit kan dan gebruikt worden in de analyse die kijkt naar Higgs-bosonen die vervallen naar twee lichtdeeltjes.

Higgs??
Per experiment hebben duizenden mensen bijgedragen tot deze ontdekking en zij kregen allemaal een ‘sneak preview’ van hun eigen resultaten. Twee, drie weken geleden waren alle medewerkers uitgenodigd om een eerste keer naar hun eigen data in de signaal-regio te kijken en te zien of er misschien een Higgs-boson hebben gevonden. Meteen was het duidelijk dat we wellicht een nieuw deeltje ontdekt hadden. In verschillende vervalmodes zagen we een signaal en alle kanalen wezen op een gelijkaardige massa voor het nieuwe deeltje. Maar na deze ‘unblinding’ was er nog een heleboel werk om te checken of er niets vreemd aan de hand was met het signaal-gedeelte van de data en ook om te zien hoe het deeltje precies interageert met andere deeltjes. Daarvoor kijken we bijvoorbeeld naar alle vervalmodes om te zien of ze dezelfde productiesnelheid van Higgs-deeltjes zien en ook naar de correlaties tussen de deeltjes die geproduceerd worden. Op dit moment zijn de resultaten nog consistent met het simpelste Higgs-deeltje (van het Standaard Model) maar de foutenmarges op deze metingen zijn nog zo groot dat er geen finale conclusies mogelijk zijn.

De conclusie van de resultaten is dat beide LHC-experimenten een nieuw deeltje ontdekt hebben (een boson zelfs) dat een massa rond 125-126 GeV heeft en tot nu toe compatibel lijkt met het Higgs-boson van het Standaardmodel. Het wordt nu interessant om zijn eigenschappen te onderzoeken en te zien of we daar misschien hints van nieuwe fysica vinden of dat dit nieuwe deeltje perfect in het huidige Standaardmodel past.