De wereld van de kleinste deeltjes is een wereld waarin sprake is van geheimzinnige quarks en leptonen, van WIMP’s en ijkbosonen, van steriele neutrino’s en spiegeldeeltjes. De machines waarin die allerkleinste deeltjes worden ‘bespioneerd’ zijn reusachtig: de Large Hadron Collider is zelfs het grootste apparaat op aarde. Het in 2012 voor het eerst betrapte higgsdeeltje werd vanwege de grote implicaties voor ons begrip van het universum (en tot ergernis van sommige onderzoekers) het ‘godsdeeltje’ gedoopt.
‘Er is nog veel onbekend, en dan noemen we het al snel mysterieus,’ zegt natuurkundige Rasa Muller (28), verbonden aan het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef). Naar zogeheten donkere materie bijvoorbeeld wordt al jaren vergeefs gezocht. Mullers eigen onderzoeksgebied, de neutrino’s, kent ook nog vele raadsels.
Orde van grootte speelt eveneens een rol, denkt Muller. ‘Ja, het is miljarden keren kleiner dan een meter, maar wat is dat? We hebben geen gevoel voor dat soort schalen.’ En dan is er nog de taal: ‘Onze taal schiet eigenlijk tekort voor de beschrijving van de onderliggende wiskunde, bijvoorbeeld bij de vraag of licht een deeltje is dan wel een golf. In de wiskundige formules is het allebei. Maar daarbij kunnen we ons geen voorstelling maken. Iets ertussenin kunnen we gewoon niet goed beschrijven met onze huidige taal. En we hebben het wel over deeltjes, maar bij sommige deeltjes kun je niet eens spreken over hoe groot het is: die grootte is niet uit te drukken in een lengte. Dat heeft ook te maken met kwantumprincipes, dat je niet met zekerheid kunt zeggen waar een deeltje zich precies bevindt.’
Het majoranadeeltje waar zoveel om te doen is – groot nieuws toen een onderzoeksgroep onder leiding van Leo Kouwenhoven in 2018 verkondigde het deeltje te hebben ‘betrapt’, groot nieuws ook toen in 2021 bleek dat het onderzoek fatale fouten bevatte – bestaat eigenlijk evenmin, zegt Muller. Niet omdat het niet gevonden is, maar omdat het strikt genomen geen deeltje is. ‘Ja, hoe zeg ik dit nu goed…’ Een denkpauze volgt, en dan: ‘Majorana geeft een eigenschap weer: je noemt iets majorana wanneer een deeltje en zijn eigen antideeltje één en dezelfde zijn. Elk deeltje dat aan bepaalde voorwaarden voldoet zou een majoranadeeltje kunnen zijn’
De jacht op majorana is niet de jacht op een deeltje, maar de jacht op een eigenschap, daar komt het op neer. En ‘deeltje’ is dus sowieso een problematische aanduiding: die kleinste deeltjes bestaan eigenlijk niet in de betekenis die er buiten de wiskunde aan wordt gegeven.
Dat de taal een ontoereikend instrument is betekent niet dat je dan maar helemaal moet afzien van het gebruik ervan, zegt Muller: ‘Ik denk dat het heel goed is om analogieën te gebruiken om complexe materie begrijpelijk te maken en een beetje sjeu te geven. We kunnen natuurlijk alles in wiskundige formules opschrijven, maar ja, dan haakt iedereen bij de eerste letter af.’