Stel je voor dat je twintig jaar lang naar een sleutel zoekt die precies in het slot van je voordeur moet passen, maar telkens de verkeerde vindt. Dat is precies het gevoel dat wetenschappers bij CERN hadden, totdat ze onlangs een 'zwaarder broertje' van het proton ontdekten dat alles op zijn kop zet. Dit deeltje is zo vluchtig dat het maar een biljoenste van een seconde bestaat, maar het lost een mysterie op waar we al sinds 2002 mee worstelen.

Het probleem met de 'charmante' quarks

De meeste materie om ons heen, van je kopje koffie tot de duinen in Scheveningen, is opgebouwd uit protonen en neutronen. Deze bestaan uit lichte quarks. Maar in de gigantische deeltjesversneller van het CERN worden veel zwaardere varianten gecreëerd: de charm-quarks. Het probleem?

  • Deze zware deeltjes zijn extreem onstabiel.
  • Ze vervallen sneller dan je met je ogen kunt knipperen.
  • Tot voor kort waren de metingen zo tegenstrijdig dat niemand wist wat de massa nu echt was.

Waarom de meting uit 2002 een dwaalspoor was

In 2002 dachten onderzoekers in de VS het deeltje genaamd Xicc+ te hebben gevonden, maar de cijfers klopten simpelweg niet met de theorie. Het was een soort wetenschappelijke 'ghosting': we dachten dat het er was, maar we konden het niet bewijzen. In mijn ervaring is dit het meest frustrerende aan wetenschap: je weet dat er iets mist, maar je apparatuur is niet gevoelig genoeg.

Door een recente upgrade van de LHC-experimenten konden onderzoekers nu in één jaar meer zien dan in de tien jaar daarvoor. Het resultaat? We hebben het deeltje nu écht gevonden, en het is veel zwaarder dan men twintig jaar geleden dacht. De mysterie is hiermee officieel opgelost.

Werkt dit als een filter?

Je kunt de sterke kernkracht die deze quarks bij elkaar houdt vergelijken met een extreem sterke lijm. Bij normale protonen begrijpen we hoe de lijm werkt, maar bij deze zware deeltjes gedraagt de lijm zich onvoorspelbaar. Dit nieuwe deeltje fungeert als een stresstest voor onze natuurwetten.

Wat hebben we hier eigenlijk aan?

Juan Rojo van de Vrije Universiteit Amsterdam merkt terecht op dat we nu wel weten dát het bestaat, maar dat de theorie nog moet inhalen waarom het precies deze massa heeft. Maar dat is juist het spannende. De data loopt nu voor op de boekjes.

De praktische waarde: Hoe beter we begrijpen hoe materie op het allerkleinste niveau samenklontert, hoe beter we in de toekomst nieuwe materialen of energievormen kunnen begrijpen. Het is de fundering waar onze kleinkinderen de vruchten van plukken.

Ik ben benieuwd: vind jij dat we miljarden moeten blijven investeren in het zoeken naar deeltjes die maar een fractie van een seconde bestaan, of kunnen we dat geld beter direct in lokale innovatie steken? Laat het weten in de reacties!