Er is een filmpje op youtube dat gaat over “alles”, van klein tot groot. Het begint met het higgs-deeltje en het eindigt bij het universum.  Na onder andere een “theepot” en een “monitorscherm” komt in het begin van dat filmpje ook ergens “de mens”. ‘Dat ben ik!’ zegt mijn oudste kleinzoon dan steevast. Maar hij vraagt ook:  ‘wat is dat, een higgsdeeltje?’

Dat valt nog niet zo eenvoudig uit te leggen. Vroeger bij natuurkunde leerden we al over atomen die uit protonen, neutronen en elektronen bestonden. Maar sindsdien is er veel meer ontdekt, vooral vanuit de theoretische natuurkunde en de verschillende testen in deeltjesversnellers. Wat zit er namelijk nog meer in een atoom? Fotonen, gluonen, fermiondeeltjes, het higgsdeeltje en het nog niet bewezen graviton-deeltje. Fermiondeeltjes zijn er in 24 soorten en er zijn ook combinaties. Dat maakt dat er eigenlijk honderden deeltjes nog bestaan buiten proton, elektron en neutron. Maar het higgsdeeltje, dat al in 1964 werd voorspeld en in 2012 ook vrijwel zeker werd aangetoond, is een zeer bijzonder deeltje. Alle andere deeltjes krijgen massa door het higgsdeeltje. Het higgsdeeltje maakt materie mogelijk.

In de Volkskrant van zaterdag 16 februari 2019 staan drie wetenschappelijke artikelen die aan elkaar verwant zijn. We zien een prachtige foto van de deeltjesdetector bij Genève die in onderhoud is. De betekenis van alles dat je op de foto ziet wordt uitgelegd. Fundamentele deeltjes zoals  higgsdeeltjes moeten hier worden gedetecteerd. Deze worden zichtbaar als met snelheden van bijna de lichtsnelheid protonen op elkaar botsen.

Het tweede artikel staat op de volgende pagina’s: over superlasers. Laserstralen worden nu bijvoorbeeld al gebruikt om lenzen van een oog te slijpen. Maar superlasers moeten in de toekomst nog veel verfijnder handelingen kunnen verrichten om bijvoorbeeld isotopen te maken bij de behandeling van kanker. Maar vooral ook wordt er fundamenteel onderzoek mee gedaan, om donkere materie te kunnen vinden. Wetenschappers denken nog steeds dat 85% van de materie in het heelal donkere materie moet zijn, omdat anders de sterke zwaartekracht van sterrenstelsels niet verklaard kan worden.  Als je in vacuüm schiet met een superlaser zou je normaal gesproken geen materie moeten tegenkomen maar als er donkere materie bestaat kan die wellicht op die manier worden aangetoond. Deeltjes die geraakt worden door een superlaserstraal gaan over in de vierde fase: ze worden niet vast, vloeibaar of gas, maar verworden tot plasma.  Daardoor ontstaat een sterk elektrisch veld dat deeltjes meesleurt: er ontstaat een deeltjesversneller die in de toekomst de enorme deeltjesversneller van Genève onnodig zal maken, een die veel kleiner is en een die allerlei toepassingen mogelijk maakt. Het meest utopische idee is dat een dergelijke laser bij het beschieten van vacuüm effecten gaat opleveren die ons inzicht geven hoe materie en licht op fundamenteel niveau met elkaar omgaan.

Bouw van een superlaser in Roemenië

Er is een wereldwijde race bezig met het maken van superlasers. De concurrenten bevinden zich in Brighton (Amerika), Shang Hai (China), Nizjni Novgorod (Rusland), Osaka (Japan) en Magurele (Roemenië, namens de Europese unie).  China is op dit moment het meest ver.

Het derde artikel vond ik misschien nog wel het meest intrigerend: “Nederlandse vinding kan buitenaards leven meten”.  De titel is zo veelbelovend dat het eigenlijk een kop op de voorpagina had moeten zijn, maar als je verder leest zie je dat het nog heel wat voeten in aarde heeft voordat we zover zijn. Een promovendus aan de VU in Amsterdam heeft gemeten dat organisch weefsel een unieke handtekening achterlaat in licht. Levende weefsels kiezen tijdens hun groei voor één vorm, bijvoorbeeld bij de aanmaak van eiwitten. Door die systematiek weerkaatst licht op een kenmerkende manier.  Nu kijken ze vanuit het dak van de universiteit naar buiten en het apparaat ziet bomen.  Maar als over ongeveer 10 jaar visuele telescopen ontwikkeld zijn die zelfs licht vanaf exoplaneten kunnen ontrafelen, dan kunnen we in principe met dit apparaat op zoek gaan naar tekenen van leven buiten de aarde.