Radboud Universiteit Nijmegen
Barsten in Standaard Model
Het Standaard Model van de deeltjesfysica zit solide in elkaar.
Jarenlange experimenten in kostbare deeltjesversnellers tonen tot
vervelens toe aan dat het klopt. Toch durft prof. Nicolo de Groot het
spoedige einde van het model te voorspellen. "Ik geef het model nog
vijf jaar." De Nijmeegse hoogleraar Experimentele hoge-energiefysica
houdt 29 november zijn intreerede `Een samenzwering in
attoformaat'.
Twintig jaar onderzoek in deeltjesversnellers hebben de soliditeit van
het Standaard Model steeds bevestigd. "De critici die het maar saai
vonden in ons vak hadden gelijk. De belangrijkste ontdekkingen zijn in
de eerste jaren gedaan. Maar er komt beweging in de zaak. Let maar op:
het Standaard Model houdt het niet. Ik geef het model nog vijf jaar,"
zegt Nicolo de Groot. Hij geeft hiervoor in zijn rede de volgende
argumenten:
* Het Standaard Model heeft een grote voorspellende kracht, maar een
te beperkte verklarende kracht.
* Het aantal deeltjes is met 61 ondertussen zo groot, en zij zijn
onderling zo verschillend, dat het aannemelijk lijkt dat deze
deeltjes zijn opgebouwd uit andere, werkelijk elementaire
componenten.
* Er is volgens het Standaard Model geen enkele energie waarbij de
elektromagnetische, de zwakke en de sterke kracht dezelfde waarde
aannemen, terwijl dit wel zou moeten om hun oorsprong uit één
oerkracht te verklaren. (Verenigde veldentheorie).
* Het mysterie van de verdwenen antimaterie in het heelal wordt maar
zeer ten dele verklaard door het Standaard Model.
* Het Standaard Model werkt goed voor gewone materie, maar studie
van het heelal laat zien dat slechts 4% van het heelal daaruit
bestaat.
"Weinig kans dat het blijft kloppen"
Ook geeft De Groot een numeriek argument, waar zijn eigen onderzoek de
komende jaren op gericht is. Er moet in het model wel een buitengewone
samenzwering zijn van grote getallen die elkaar opheffen, stelt hij.
Dit staat bekend als het hiërarchieprobleem van het Standaard Model en
het is een sterke aanwijzing dat de geldigheid van het model bij veel
lagere energieën ophoudt. De Groot zegt hierover: " Wanneer wij de
kwantumcorrecties op de massa van het tot nu toe onontdekte
Higgsdeeltje uitrekenen, vinden we zoals gebruikelijk dat ze
oneindigheden opleveren. Stel nu dat het Standaard Model slechts
geldig is tot een bepaalde energieschaal, daarboven treedt het nieuwe
model in werking. Als we alleen correcties tot deze energie meenemen,
dan verwachten we een Higgsmassa van ongeveer dezelfde energieschaal.
Indien het Standaard Model geldig is tot de Planckmassa van 2.4 x
10^18 GeV, verwachten we dus een Higgsmassa van eveneens 2.4 x 10^18
GeV. Het Higgsdeeltje heeft echter zeker een massa van minder dan 250
GeV. Om dit te bereiken moeten een aantal natuurconstanten
samenspannen met een precisie van 1 op 10^16."
De kans dat dit zo is, is kleiner dan de kans om twee keer achter
elkaar de Staatsloterij te winnen, vindt de hoogleraar. "Het is veel
waarschijnlijker dat de geldigheid van het Standaard Model ophoudt bij
1-2 TeV en dat we daar nieuwe verschijnselen van een volgende theorie
gaan zien. Deze energie wordt bereikbaar in de LHC-versneller in
Genève die in 2008 van start gaat."
Nicolo de Groot (1964) studeerde Natuurkunde aan de Universiteit van
Amsterdam. In 1993 promoveerde hij daar op precisiemetingen aan het
Standaard Model. In zijn zoektocht naar het Higgsdeeltje en naar
supersymmetrie werkte hij onder meer in de grote versnellerlaboratoria
van CERN (Genève) en SLAC in Stanford (Californië). Vanaf 2001 was hij
senior onderzoeker bij het Rutherford Appleton Laboratory en sinds
2004 hoogleraar experimentele hoge-energiefysica aan de Radboud
Universiteit Nijmegen. Hij werkt hier bij het Institute for
Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP) dat zich ten
doel stelt onbetreden gebieden in de materie, het universum en de
wiskunde te exploreren.