15 december 2018

LHC heeft eindelijk het meest favoriete verval van Higgs bosonen waargenomen

Vandaag hebben natuurkundigen van de twee grote detectoren ATLAS en CMS verbonden aan de Large Hadron Collider, ‘s werelds grootste deeltjesversneller van CERN bij Genève in Zwitserland, bekendgemaakt dat men met die twee detectoren het meest favoriete vervalkanaal van het Higgs boson heeft waargenomen. Volgens het Standaard Model (SM) van de elementaire deeltjes en natuurkrachten vervalt een Higgs boson in 60% van de gevallen na zeer korte tijd in een paar bottom quarks, het één na zwaarste quark dat er bestaat, na het zware top quark. Het Higgs boson werd zes jaar geleden ontdekt met de LHC, maar nu pas heeft men genoeg waarnemingen van zo’n verval gezien om te kunnen zeggen dat het ook daadwerkelijk gebeurt – de statistische betrouwbaarheid van de waarnemingen is 5,4σ. In de 27 km lange LHC worden protonen tot bijna de lichtsnelheid versneld en op de plekken van de detectoren komen ze met elkaar in botsing.

Dat leidt tot de productie van Higgs bosonen, die na zeer korte tijd weer vervallen. Op de bovenste afbeelding zie je zo’n verval door ATLAS vastgelegd, waarbij een Higgs boson vervalt in twee bottom quarks en een begeleidend W boson in een μ (muon) en ν (neutrino) vervalt. De afbeelding eronder toont een verval zoals waargenomen door CMS, waarbij de protonenbotsing (pp) leidt tot het ontstaan van een Z boson en Higgs boson (H), waarbij het Z vervalt in een positron-electron paar en H in een paar bottom quarks. Grote vraag is natuurlijk waarom het zes jaar heeft geduurd voordat dit vervalkanaal, dat zoals gezegd het meest favoriete kanaal van het Higgs boson is om in te vervallen, is waargenomen. De reden is dat er heel veel manieren zijn om Higgs bosonen bij protonenbotsingen te produceren en die dan weer in bottom quarks te laten vervallen. Door die overvloed aan manieren is het erg lastig om het signaal boven de achtergrondruis uit te laten komen. Een veel minder vaak voorkomend vervalkanaal, zoals het verval in paren fotonen, is daarom veel vaker waargenomen.

Het Higgs deeltje is een manifestatie van het alomaanwezige Higgs veld. Dat veld geeft niet alleen massa aan de elementaire deeltjes, maar in theorie zou het ook kunnen reageren op donkere materie, iets dat buiten SM valt. Door onderzoek zoals nu gebeurt door ATLAS en CMS hoopt men daar meer te weten over te komen. Bron: CERN.

Reacties

  1. Is er al nagedacht hoe men wil bewijzen hoe het veld van dit boson massa geeft aan alle andere elementaire deeltjes in het gehele universum, of blijft dit een onbewijsbaar axioma? Ik kan het niet vinden… dat het uiteen kan vallen in 2 simpele fotonen of wat dan ook vind ik eigenlijk veel minder belangrijk.

  2. Marc Opdebeeck zegt:

    @Nico, je hebt gelijk dat het uiteenvallen van een onstabiel deeltje niet belangrijk is, als de hoeveelheid van energie maar behouden blijft.
    Massa heeft volgens mij niets te maken met het onstabiel Higgs boson wat gewoon een accumulatie van energie is op het hoogste niveau met topquarks.
    Wat belangrijk is is wel hoe materie massa krijgt.
    Massa is volgens mijn theorie niets anders dan een vertraging in hetvspinmomentum in de z-richting tov de tijdscyclus van de elementaire deeltjes van het ruimtetijdnet. Alle elementaire eenheidsvectoren waarmee de stralen van het net mee opgebouwd zijn hebben een cyclus met een hoeksnelheid van het licht( het is een basisparameter van het universum). Alle vertragingen op deze hoeksnelheid in hun tijdscyclus is inertie ofwel massa. EM golven hebben geen vertraging op de lichtsnelheid en dus geen massa.
    Elektronen (of positronen) welke zijn gevormd met eerste generatie lobjes hebben weinig vertraging in hun cyclus en hebben dus een zeer kleine massa. De lobjes die in serieschakeling een halve cyclus volgen hebben door de toroidale spoelopstelling een vertraging die overeenkomt met de fine structure constant van 1/137 of 0,7 van de lichtsnelheid. Hoe meer compressie van de spoelringen des te meer vertraging van het elektrisch spinmomentum. Om elektromagnetische eigenschappen die zowat overeenkomen met de huidige quantummechanicaK en QCD kan de compressie maar gebeuren in drie generaties nl muonen en tau voor positronen en elektronen. Quarks die ontstaan uit muonen+ en tau- ondervinden nog meer vertraging in hoeksnelheid tov lichtsnelheid doordat het geheel van het spinmomentum rond één centrum spint en verschillende spinrichtingen kan hebben die meer of minder vertragen. Daarom heeft een proton veel meer massa dan de aparte quarks.
    Zie ook mijn reactie van gisteren op Arie’s vragen in het artikel van leegtes zonder sterrenstelsels.
    Ik hoop dat je er iets aan hebt 🙂

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.