19 augustus 2017

Waarom is de massa van het Higgs boson 126 GeV en niet 12.200.000.000.000.000.000 GeV?


Sinds de bekendmaking op 4 juli j.l. van een nieuw elementaire deeltje met een massa van ongeveer 126 GeV, dat vrijwel zeker het in 1964 voorspelde Higgs boson is, en de bevestiging ervan onlangs op de hoge energieconferentie in Kyoto proberen theoretisch natuurkundigen antwoord te krijgen op de volgende vraag: Waarom is de massa van het Higgs boson 126 GeV en niet 12.200.000.000.000.000.000 GeV? Anders gezegd: waarom ligt de massa van het Higgs boson bij de electrozwakke schaal en niet bij de Planckschaal? Allemaal termen die wellicht abracadabra zijn, dus laat ik eerst even wat verduidelijken. De massa van elementaire deeltjes kan liggen tussen 0 – massaloos dus, zoals fotonen en de theoretische gravitonen, dragers van de zwaartekracht – en de Planckmassa – de theoretische bovengrens die elementaire deeltjes kunnen hebben,

Reacties

  1. Arie, ik vind het allemaal erg knap van je dat je dit snapt en uit kan leggen…

  2. Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

    Daar sluit ik me bij aan, goed geschreven!

  3. Dank jullie wel. Leuk om dit te horen, daar doen we het toch uiteindelijk voor.

  4. Dat 5-sigma resultaat bij de ontdekking van het Higgs-boson was eerder nipt genoeg om te spreken van een wetenschappelijk resultaat.

    In jouw eerdere blog Adrianus, van 4 juli 2012 (Home / elementaire deeltjes / CERN heeft het ‘Higgs-deeltje’ hoogstwaarschijnlijk aangetoond) schrijf je dan ook:

    “In de difoton en ZZ vervalkanalen (d.w.z. dat een Higgs boson kort na z’n ontstaan vervalt in een paar van twee fotonen of een paar Z bosonen) is de betrouwbaarheid – de ‘statistische significantie’, zoals het in deze Nederlandstalige verklaring van het ATLAS-team wordt genoemd – van de metingen 5,0σ, precies hetgeen nodig is om te spreken van wetenschappelijk bewijs. Worden ook andere vervalkanalen erbij genomen dan zakt de betrouwbaarheid naar 4,9σ.

    Het sterkste bewijs voor het bestaan van het Higgs-boson komt juist van de analyse van gebeurtenissen met twee fotonen. En dat staat nu juist ter discussie bij de nieuwste resultaten en wordt daarom (waarschijnlijk wijselijk) weggelaten in de laatste analyse door CERN.

    In het Resonaances blog:

    “On the other hand in CMS, after unblinding the new analysis in the h→γγ channel, the signal strength went down by more than they were comfortable with; in particular the new results are not very consistent with what was presented on the 4th of July.

    Ik snap nu wel waarom die ‘Higgs Aftermath’ posting (http://www.astroblogs.nl/2012/10/07/met-die-higgs-boson-gegevens-kan-je-natuurlijk-ook-melodie-maken/) door Dorigo is gedelete 😉

    “On the other hand in CMS, after unblinding the new analysis in the h→γγ channel, the signal strength went down by more than they were comfortable with; in particular the new results are not very consistent with what was presented on the 4th of July.”

    Wiki: “The calculated statistical significance of a result is in principle only valid if the hypothesis was specified before any data were examined. If, instead, the hypothesis was specified after some of the data were examined, and specifically tuned to match the direction in which the early data appeared to point, the calculation would overestimate statistical significance.”

    Deze laatste zin geeft exact aan waarom een statistische Monte-Carlo simulatie kan worden gemanipuleerd. Namelijk als op voorhand al een indicatie mogelijk was vanuit realistische metingen. En die waren dus al eerder gedaan bij verschillende colliders.

    Men had dus al een goede indicatie over binnen welke energieschaal zich het Higgs-boson zou vertonen, als het zich zou vertonen. En dan heb je de neiging daar te kijken.
    En als je dan een anomalie meet, denk je dan al snel een bevestiging gevonden te hebben. En daarmee een bewijs.

    Ik hoop dat ik het mis heb, maar snap eerlijk gezegd niet waarom CERN na dat “neutrino’s zijn sneller dan licht” fiasco, naar mijn mening niet eerlijk meer is.

    Data simpel weglaten en dan zeggen “ATLAS decided to postpone the update in order to carefully investigate the problem” is niet iets waar men direct op zit te wachten.

    • Hannes, bedankt voor je uitgebreide reactie. Ja, dat weglaten van die yy-metingen lijkt op een selectieve vorm van gegevens wel of niet gebruiken als het wel of niet uitkomt, een soort van ‘cherrypicking’. Ik zal daar later vandaag zeker op terug komen, ik moet eerst even twee verjaardagen langs (waarvan eentje in het oosten van het land) en daarna nog even boodschappen doen. Zucht… Maar ik kom er op terug, al of niet in de vorm van een aparte blog over dit onderwerp. Zo, ook nog even een ‘vlugge’ Astroblog maken. 🙂

  5. Om nog even op het Higgs boson terug te komen en dan met name op de vraag waarom sommige vervalkanalen van het Higgs boson niet meer voorkwamen in de presentaties in Kyoto van de resultaten van de grote ATLAS- en CMS-detectoren van de Large Hadron Collider kwam ik de volgende verklaring tegen van de natuurkundige Jester:
    “It came to a point where the most exciting thing about the new Higgs release was what wasn’t there 🙂 It is difficult not to notice that the easy Higgs search channels, h→γγ and ATLAS h→ZZ→4l, were not updated. In ATLAS, the reason was the discrepancy between the Higgs masses measured in those 2 channels: the best fit mass came out 123.5 GeV in the h→ZZ→4l, and 126.5 GeV in the h→γγ channel. The difference is larger than the estimated mass resolution, therefore ATLAS decided to postpone the update in order to carefully investigate the problem. On the other hand in CMS, after unblinding the new analysis in the h→γγ channel, the signal strength went down by more than they were comfortable with; in particular the new results are not very consistent with what was presented on the 4th of July. Most likely, all these analyses will be released before the end of the year, after more cross-checking is done.” (zie: http://resonaances.blogspot.nl/2012/11/higgs-whats-new.html). Ze zullen dus zeker met een verklaring komen, waarom deze kanalen niet werden geupdate.

  6. eric kempen in haarlem zegt:

    Voor alles valt wat te zeggen, zo ook voor dit “probleem” . Maar denk even mee: wanneer in zo’n enorme gebeurtenis als de grote ontploffing ( B.B.), het “zolang” duurde voordat er afscheiding was tussen de verschillende krachten, dan valt het ook te verwachten dat de massa-schenkende Higgs Boson een vreemde entree maakte op het schouwtoneel dat we universum noemen. De een zegt dat het er plotseling wás en de ander vertelt weer een ander verhaal, wie heeft er gelijk???? Wat er aan het einde waar is, is dat ieder deel van welk object dan ook , een massa heeft. En waar dat vandaan komt, ja, fat zal altijd in de nevelen gehuld blijven…. En waarom zal dat een raadsel blijven? Omdat we nu eenmaal niet wegkomen met zoiets als, ” Het is zo en zo, maar hoe dat kwam weten we niet, maar dat is niet erg, want we geven er maar een draai aan zodat de sommetjes kloppen en dan zijn we gered!!” . Het is van de rare, dat de bolleboze wijze mannetjes die zeggen b.v. dat er net zoveel sterren zijn als zand op het strand langs de kusten, …. ja, zo kan ik er nog wel een paar….als die zogenaamde wijsheid, die zomaar de lucht ingeslingerd mag worden, zoder bewijs ofzo, dan weet ik zeker dat al die andere koek ook larie koek KAN zijn…

  7. Erik, bedankt voor je reactie. Je wijst op een aantal dingen die m.i. de crux van de wetenschap zijn. Dat “in nevelen gehuld blijven” van waar de massa van het Higgs boson vandaan komt is nou juist wat men wil opheffen. Die verhullende mist wil men helder maken. En dat gaat zeker niet door “er maar een draai aan te geven zodat de sommetjes kloppen”, zo werkt wetenschap niet, wel pseudo-wetenschappers zoals Diederik Stapel.

Laat wat van je horen

*