11 december 2017

Wat zou de Higgs nog meer kunnen zijn?

Wat zou de Higgs nog meer kunnen zijn?

Volgens het Standaard Model zou de massa van het Higgs-boson enorm moeten zijn. Recente experimenten hebben echter uitgewezen dat de massa van de Higgs vrij klein is. Dat betekent dat wetenschappers voorbij het Standaard Model moeten denken om het nieuwe deeltje te verklaren.

Op 4 juli 2012 werden overal ter wereld de champagnekurken getrokken – wetenschappers konden toasten op het hoogtepunt van een halve eeuw onderzoek. Ze hadden een nieuw deeltje ontdekt, eentje dat griezelig veel overeenkomsten vertoonde met het illustere Higgs-deeltje.

Dit deeltje geldt al decennia als het laatste ontbrekende puzzelstuk van het Standaard Model van de deeltjesfysica. Maar zelfs als het nieuwe deeltje het laatste puzzelstuk vormt, valt deze niet exact in de puzzel te passen.

“Als dit het Higgs-deeltje uit het Standaard Model is, dan is het plaatje compleet – toch zal iedereen met een nare nasmaak blijven zitten”, aldus Eilam Gross, mede-uitvinder van het ATLAS-instrument aan boord van de LHC. “Er blijven vragen onbeantwoord, vragen die alleen opgelost kunnen worden door voorbij het Standaard Model denken”.

Volgens de theorie verkrijgen deeltjes hun massa door te “waden” door een soort krachtveld. Je kunt het vergelijken met zand: probeer je een hand vol zand voor te stellen. Knijp je hand samen en pas enige druk toe. Open je handen. Als het zand droog is, zal het zonder problemen uit je hand glijden. Als het zand echter nat is, zal het de vorm vasthouden waarin je het gedrukt hebt. Iets soortgelijks gebeurt bij elementaire deeltjes. Net zoals zand een andere vorm aanneemt naar gelang je het vochtiger maakt, krijgen deeltjes meer massa naar gelang hun interactie met het Higgsveld. Het omgekeerde gebeurt ook: het Higgsdeeltje krijgt zelf meer massa door interacties met andere deeltjes, inclusief zichzelf.

Interacties met de ene groep deeltjes zorgt ervoor dat de Higgs enorm in massa toeneemt, terwijl interacties met een andere (kleinere) groep deeltjes de massa van de Higgs juist doet afnemen. Zodra de wiskunde voltooid is, blijkt de balans door te slaan in de richting van meer massa. Sterker nog, de massa zal astronomisch hoog worden. De massa van de kandidaat-Higgs die door natuurkundigen gevonden is, bedraagt echter 125 giga-elektronvolts – dat is verrassend klein.

Als het nieuwe deeltje inderdaad een Higgs is, moeten we voorbij het Standaard Model denken om de verwarrende massa te verklaren. Er zijn drie populaire verklaringen verzonnen: supersymmetrie, deelbaarheid en extra dimensies.

De supersymmetrische Higgs: meer nieuwe deeltjes.

E

Reacties

  1. Olaf, een geweldig informatief artikel, mag ik wel stellen. Als de ‘rating plugin’ in een volgende versie wat stabieler is ga ik ‘m weer activeren en krijg je van mij de volle vijf sterren. 🙂 Wat de kleine massa van het Higgs boson betreft: dat is niet het enige vreemde van het deeltje, er zijn meer vragen die het oproept, zoals het feit dat het verval van het Higgs deeltje in paren fotonen – zoals gemeten met de CMS en ATLAS-detectoren van de Large Hadron Collider – vaker gebeurde dan het Standaard Model voorschrijft. Wellicht dat de drie suggesties die jij noemt hier antwoord op kunnen geven. Op 15 november a.s. start in het Japanse Kyoto het Hadron Collider Physics Symposium (http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/hcp2012/) en dan hoopt men op basis van de allernieuwste data van CMS en ATLAS meer info te geven over de status van het Higgs boson.

Laat wat van je horen

*