De Large Hadron Collider (LHC) wordt aangekondigd als de volgende grote deeltjesversneller die ons de beste kans geeft om het ongrijpbare uitwisselingsdeeltje (of boson) van het Higgs-veld te ontdekken. De ontdekking (of niet) van het Higgs-deeltje zal zoveel vragen over ons universum beantwoorden en ons begrip van de kwantumwereld kan een revolutie teweegbrengen.
Maar er is een probleem. De LHC wordt pas in september 2009 (een volledig jaar na de laatste poging) opnieuw opgestart en botsingen met deeltjes worden pas in oktober verwacht. Zelfs dan zullen botsingen met hoge energie pas in 2010 plaatsvinden, waardoor het veld wijd open blijft voor concurrerende acceleratorfaciliteiten om hun inspanningen om deze historische ontdekking te doen, te verdubbelen voordat de LHC online gaat.
De Tevatron, bij het Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in Illinois, is momenteel de krachtigste accelerator ter wereld en heeft de botsing van deeltjes met hoge energie zo verfijnd dat wetenschappers schatten dat er een kans van 50% is op een ontdekking van een Higgs-deeltje eind 2009…
Als dit een wedstrijd tussen de VS en Europa was om het Higgs-deeltje te ontdekken, zou de Tevatron een duidelijk voordeel hebben. Hoewel hij oud is (de eerste configuratie werd voltooid in 1984) en in 2010 zal worden vervangen door de LHC, is de Tevatron een bewezen deeltjesversneller met een indrukwekkend trackrecord. Acceleratortechnieken en -technologie zijn verfijnd, waardoor botsingen met hadonen met hoge energie routine worden. Fermilab-wetenschappers willen echter benadrukken dat ze niet proberen de LHC te verslaan in de zoektocht naar het Higgs-deeltje.
“We racen niet met CERN, ”Zei de directeur van Fermilab, Pier Oddone. Hij wijst erop dat er veel samenwerking is tussen Fermilab en CERN, daarom werken alle wetenschappers, ongeacht op welk continent ze zich bevinden, allemaal aan een gemeenschappelijk doel. In werkelijkheid betwijfel ik of dit het geval is. Bij het zoeken naar een van de meest begeerde prijzen in de moderne kwantumfysica, is het meer een geval van 'elk lab voor zichzelf'. Wetenschappers in Fermilab hebben dit bevestigd door te zeggen dat ze "hun staart eraf werken”Analyseren van gegevens van de Tevatron.
“We helpen ze indirect'', Zegt Dmitri Denisov, woordvoerder van DZero (een van de detectoren van Tevatron), over zijn Europese competitie. 'Ze voelen absoluut de hitte en werken wat harder.”
Om het standaardmodel compleet te maken, moet het Higgs-deeltje worden gevonden. Als het bestaat, hebben natuurkundigen de boven- en ondergrenzen aan de mogelijke massa gesteld. Met een waarde tussen 114 en 184 GeV valt dit ruim binnen de gevoeligheid van de Tevatron-detectoren. Het zou een kwestie van tijd moeten zijn totdat het Higgs-deeltje wordt ontdekt en natuurkundigen hebben berekend dat als het Higgs-deeltje kan worden gemaakt tijdens een Tevatron hoogenergetische proton-antiprotonbotsing. Ze geven de Tevatron zelfs een kans van 50:50 op een ontdekking van Higgs-deeltjes tegen het nieuwe jaar.
Afgelopen zomer waren beide belangrijke deeltjesexperimenten (CDF en DZero) gericht op het detecteren van Higgs-deeltjes met een massa van 170 GeV (bij deze waarde zou een deeltje gemakkelijker te detecteren zijn door het achtergrondgeluid). Er werden echter geen Higgs-deeltjes gedetecteerd. Nu zullen natuurkundigen de zoekopdracht boven en onder deze waarde uitbreiden. Als het Higgs-deeltje bestaat, zou het daarom nuttig zijn als het een massa heeft die zo dicht mogelijk bij 170 GeV ligt. Schattingen suggereren een Higgs-deeltje van 150 GeV kon worden al deze zomer ontdekt, ruim voordat de LHC is gerepareerd. Als de massa van het Higgs-boson rond de 120 GeV-markering ligt, kan het tot 2010 voor wetenschappers van Tevatron duren om te verifiëren of een Higgs-boson is gedetecteerd.
Bron: New Scientist
