Het deeltje vervalt in bottom-quarks, precies zoals het Standaardmodel voorspelde.

Met behulp van de ATLAS- en CMS-detectoren in de machtige deeltjesversneller Large Hadron Collider hebben onderzoekers eindelijk kunnen aantonen dat het beroemde Higgs-deeltje vervalt in bottom-quarks en hun antideeltjes. Volgens voorspellingen die onderzoekers in het Standaardmodel doen, vervalt het deeltje in ongeveer 60% van de tijd in bottom-quarks, het op één na zwaarste quark dat er bestaat. En het verval van het Higgs-deeltje in deze bottom-quarks, is precies wat onderzoekers nu voor het eerst ook echt hebben zien gebeuren. “Deze observatie is een mijlpaal in de verkenning van het Higgs-deeltje,” aldus onderzoeker Karl Jakobs.

Het Higgs-deeltje (H) vervalt in twee bottom-quarks (b), samen met een W-deeltje dat vervalt in muon en neutrino (v). Afbeelding: ATLAS/CERN

Bottom-quarks
Het is ondertussen alweer zes jaar geleden dat het beroemde Higgs-deeltje werd ontdekt. Wetenschappers zagen het destijds vervallen naar fotonen. Maar volgens het Standaardmodel vervalt het deeltje echter maar in 9% van de gevallen op deze manier. In de meeste gevallen zou het Higgs-deeltje vervallen in bottom-quarks en hun antideeltjes. Onderzoekers wilden deze theorie graag testen, om voor eens en voor altijd aan te tonen hoe het precies in elkaar steekt. Heeft het Standaardmodel het nog bij het juiste eind, of wordt het model op losse schroeven gezet?

Aantonen
En uit de resultaten blijkt zoals gezegd dat het deeltje zich vooralsnog lijkt te houden aan het Standaardmodel. Toch duurde het een behoorlijke tijd voordat het vervalkanaal van het Higgs-deeltje aangetoond kon worden. Het vinden van dit vervalkanaal is namelijk allesbehalve eenvoudig. Dit komt omdat er meerdere manieren zijn om bottom-quarks bij protonenbotsingen te produceren. Dit maakt het erg lastig om het signaal boven de achtergrondruis uit te laten komen. Het verval van het deeltje in fotonen – zoals bij de ontdekking werd waargenomen – is een veel minder vaak voorkomend vervalkanaal en daarom makkelijker te spotten.

De experimenten met het Higgs-deeltje zijn nog lang niet ten einde. Zo kunnen meer gegevens de nauwkeurigheid in deze en andere metingen, verbeteren. “Het Higgs-deeltje wordt vaak beschouwd als de poort naar nieuwe fysica,” zegt onderzoeker Eckhard Elsen. “Onze analysemethoden hebben aangetoond dat we alles in huis hebben om het volledige natuurkundige landschap te kunnen verkennen. En hopelijk zal het op den duur leiden naar nieuwe fysica die zich tot nu toe nog goed verborgen heeft weten te houden.”