Ooit, het is niet helemaal bewezen, zouden Charlie Chaplin en Albert Einstein het volgende gesprekje hebben gehad. „Wat ik het meest aan u bewonder is uw universele uitstraling. U spreekt geen woord, maar de hele wereld begrijpt u”, zou Einstein zijn begonnen. Waarop Chaplin reageerde: „Klopt. Maar uw prestatie is nog groter! De hele wereld bewondert u, terwijl niemand een woord begrijpt van wat u zegt.”
Dat laatste gold ook voor Peter Higgs. Zijn naam zoemde de wereld rond toen het naar hem vernoemde deeltje in 2013 werd ontdekt op het Europees centrum voor deeltjesfysica, het Cern, bij Genève. Hij stond op voorop de kranten, weerklonk in televisie- en radio-journaals en vloog over het internet. Maar net als bij Einstein begreep enkel een select groepje ingewijden wat Higgs’ werk echt behelsde.
Eigenlijk was Higgs zelfs effectiever in het bereiken van die naamsbekendheid dan Einstein. Die laatste ontwikkelde de speciale en algemene relativiteitstheorie, gaf een doorslaggevend bewijs voor het bestaan van atomen en hielp met dwarse ideeën de quantummechanica groot maken. Higgs’ roem daarentegen was gebaseerd op slechts één artikel. In 1964 beschreef hij daarin een mechanisme dat kon verklaren waardoor de bouwsteentjes van materie – van sterren, planeten, mensen en kamelen – massa hebben en niet enkel uit energie bestaan.
En nee, het idee daarvoor viel hem niet toe in een Eurekamoment, zei Higgs in 2009 in een interview in deze krant. Wel wist hij in die zomer van 1964 dat hij „iets te pakken had”. En misschien vergat hij daarom „uit verstrooidheid om de instructie van de tent mee te nemen”, toen hij met zijn Amerikaanse vrouw Jody Williamson ging kamperen in de Schotse hooglanden. Het plensde ook nog. Zo strandden ze in een bed and breakfast en braken hun reis vervroegd af, waarna Higgs op de universiteit van Edinburgh dat artikel schreef dat hem wereldberoemd zou maken. „Maar ik liep dus niet eureka roepend rond.”
Brekebeen
Met zulke anekdotes zette Higgs vaker zichzelf wel vaker neer als een beetje een brekebeen. In 1929 werd hij in Newcastle upon Tyne in het noordoosten van Engeland geboren uit een Schotse moeder en een Engelse vader die in Londen als geluidstechnicus bij de BBC werkte. Hij had astma, werd daarom vaak door zijn moeder thuis onderwezen, en het eerste wat hij deed toen hij, intussen verhuisd, op de middelbare school in Bristol kwam was ‘mijn arm breken door in een bomkrater [nog uit de tweede wereldoorlog, red.] te vallen’. Belangrijker was natuurlijk dat hij er door de theoretische natuurkunde gegrepen raakte, onder meer doordat Paul Dirac, één van de grondleggers van de quantummechanica, decennia eerder naar dezelfde school in Bristol was gegaan.
Maar Higgs wilde niet in Oxford of Cambridge gaan studeren. „Ik was denk ik beïnvloed door het idee van mijn familie dat op die universiteiten de kinderen van de ‘idle and the rich’ hun eigen tijd en die van hun docenten verspilden.” In plaats daarvan ging hij naar King’s College in Londen en deed begin jaren vijftig zijn promotieonderzoek in Edinburgh. In die stad ontwikkelde hij als onopvallend docent bij het Tait Institute of Mathematical Physics in 1964 ook zijn theorie.
Symmetriebreking
De ruimte is gevuld met een ‘veld’ waarbij ook een deeltje hoort, stelde Higgs voor, net zoals een lichtdeeltje onlosmakelijk met een elektromagnetisch veld is verbonden. De kracht van dat door Higgs voorgestelde veld was dat het de symmetrie doorbrak die alle fundamentele bouwsteentjes uit het ‘standaard model’ van de materie in aanvang massaloos maakt. Zo’n ‘spontane symmetriebreking’ is wel vergeleken met de asymmetrie van nerven in hout. In dat beeld reizen lichtdeeltjes in de richting van de nerven en ondervinden zo onderweg geen enkele hinder. Massadeeltjes reizen juist haaks op de nerven en worden daardoor traag en ‘zwaar’, zoals de materie waaruit planeten, sterren en mensen bestaan.
Het was geen idee dat onmiddellijk werd geaccepteerd en het duurde ook een tijdje voordat die ‘symmetriebreking’ helemaal was uitgekristalliseerd. Een eerste versie van Higgs’ artikel over het mechanisme werd zelfs afgewezen door het wetenschappelijk tijdschrift Physics Letters. De redacteur van dat op Cern uitgegeven tijdschrift zag niet wat „de relevantie ervan voor de natuurkunde kon zijn”. Dat diens advies om het maar naar Nuovo Cimento te sturen „niet erg beleefd” was, ontdekte Higgs pas later: „ Nuovo Cimento plaatste alle ingezonden artikelen zonder peer review.”
Extra paragraaf
Toch was de afwijzing een geluk bij een ongeluk, want om de relevantie van zijn werk aan te tonen, voegde Higgs een extra paragraaf toe. Juist daarin schreef hij dat het door hem voorgestelde veld een bijbehorend deeltje, een zogeheten boson, kon voortbrengen. En juist dat idee trok volgens Higgs zelf de aandacht, toen het herziene artikel was geaccepteerd door het Amerikaanse wetenschappelijk tijdschrift Physical Review Letters. Zelfs zoveel dat het de publicaties van vijf andere fysici overschaduwde: François Englert en Robert Brout van de Vrije Universiteit Brussel hadden het boson niet genoemd in hun zes weken eerder verschenen publicatie over hetzelfde mechanisme. Het iets later gepubliceerde, elegante werk van de Britse Tom Kibble en diens Amerikaanse collega’s Carl Hagen en Gerald Guralnik schoof eveneens naar de achtergrond.
Maar minstens zo belangrijk daarbij was waarschijnlijk dat Higgs een jaar na publicatie tijdens een sabbatical naar de Verenigde Staten afreisde, en zijn werk daar bijna monomaan onder de aandacht bracht. Higgs had het geluk dat hij, als gastonderzoeker bij de universiteit van Noord-Carolina in Chapel Hill, door de flamboyante fysicus Freeman Dyson werd uitgenodigd om zijn werk toe te lichten in Princeton. De nieuwe uitnodigingen die hem dat opleverde, onder meer uit Harvard, voerden Higgs daarna van universiteit naar universiteit. Het kostte hem zijn huwelijk met Williamson, die intussen in Illinois bij haar ouders van hun oudste zoon was bevallen, maar Higgs’ werk stond zo stevig op de kaart.
Verkeerde richting
In later jaren, zijn werk erkend en bekend, was Higgs trouwens de eerste om te benoemen hoeveel mensen en hoeveel denkwerk er nog nodig waren geweest om het ‘Higgsmechanisme’ echt op zijn plek te laten vallen. Steevast vertelde hij hoezeer hij aanvankelijk geïnspireerd geraakt was door het werk van de Amerikaans-Japanse Yoichiro Nambu en de Amerikaanse Phil Anderson. Hij benadrukte dat hijzelf het eerst in de „verkeerde richting” had gezocht toen hij bij de toepassing van zijn mechanisme enkel aan ‘hadronen’ had gedacht, destijds erg populaire deeltjes die aan de zogeheten sterke kracht onderhevig zijn. En hij legde uit dat het Higgs-mechanisme uiteindelijk zijn kracht juist zou bewijzen in de elektrozwakke theorie. Die was ontwikkeld door Nobelprijswinnaars Sheldon Glashow, Abdus Salam en Steven Weinberg, terwijl de Nederlandse Nobelprijswinnaars Gerard ’t Hooft en Martin Veltman er begin jaren zeventig een stevig fundament onder hadden gelegd.
Deeltjesbotser
Dat duizenden fysici en technici zich daarna, vanaf begin jaren tachtig, inspanden het bij dat Higgs-mechanisme behorende Higgsdeeltje te vangen, leek Higgs niet erg nerveus te maken. Ruim een kwart eeuw duurde het werk aan de gigantische Large Hadron Collider-deeltjesbotser en aan meetopstellingen zo groot als kathedralen, met onderdelen geraffineerder dan ragfijn kant. Het deeltje moest daarin wel opduiken, meende Higgs. Zou dat niet gebeuren, zei hij in 2009 nogal laconiek, „dan begrijp ik niets meer van het hele vakgebied (…) waarvan ik dacht dat ik het eindelijk wél begrepen had.”
Zelf leidde Higgs toen al jaren een teruggetrokken leven in Edinburgh. Sinds zijn scheiding begin jaren zeventig woonde hij er alleen in een appartement in het oude centrum, zonder televisie, mobiele telefoon of gebruik van sociale media, maar mét een collectie jazzplaten. Zijn zoons Chris en Jonny, computerexpert en jazzmuzikant, woonden dichtbij, net als Williamson, tot haar dood in 2008. Het was een mooie samenloop van omstandigheden dat op een steenworp afstand ruim tweehonderd jaar eerder James Clerck Maxwell was geboren, die later bij King’s College in Londen op de elektrozwakke theorie vooruit was gelopen toen hij alle elektrische en magnetische fenomenen onder één noemer had gebracht.
Weinig spectaculair werk
In de natuurkunde had Higgs, die tot zijn pensioen in 1996 aan de universiteit van Edinburgh was blijven werken, verder weinig spectaculair werk verricht. Hij was een fysicus van het ‘ene grote idee’, net zoals bijvoorbeeld quantumfysicus Erwin Schrödinger dat was. Bij de BBC verklaarde hij zelfs dat „hij wegens gebrek aan productiviteit al lang zou zijn ontslagen als hij niet voor een Nobelprijs genomineerd was geweest.”
Toen die prijs hem in 2013 inderdaad toeviel, deelde hij die met Cern, waar het experimentele bewijs voor het Higgsdeeltje was geleverd, en met de Belgische Englert die destijds met Brout hetzelfde mechanisme had voorgesteld. Brout kon volgens de Nobel-reglementen niet delen in de eer omdat hij al was overleden. Het net wat later gepubliceerde werk van Kibble, Hagen en Guralnik viel eveneens buiten de boot. Zo illustreert Higgs’ leven óók de grillige rol van toeval en geluk in de wetenschap.
