Natuurkundigen hebben met de ATLAS en CMS detectoren verbonden aan de Large Hadron Collider (LHC), ’s werelds grootste deeltjesversneller bij Genève, een zeldzaam verval van het Higgs boson waargenomen, waarbij het Higgs boson vervalt in een foton (γ) en een Z boson. Op zich is het niet vreemd dat dit verval is waargenomen, want het wordt voorspeld door het Standaard Model (SM), het model dat in de jaren zeventig werd opgesteld en dat de elementaire deeltjes en de krachten daartussen beschrijft. Alleen is er een verschil tussen hoe vaak dit verval volgens SM zou moeten voorkomen en hoe vaak het in de realiteit is waargenomen.
Gewogen Z-foton (γ) massaverdeling van gebeurtenissen die voldoen aan de H → Zγ-selectie in de meetgegevens. Gebeurtenissen worden gewogen op basis van het verwachte signaal en de achtergrond in een Zγ-massavenster dat 68% van het verwachte signaal bevat. De ononderbroken blauwe curve toont het gemeten signaal plus achtergrondmodel, terwijl de blauwe stippellijn het model (SM) van de achtergrondcomponent toont. Credit: ATLAS Collaboration/CERN
Volgens SM zou H→γZ, zoals het ook wel wordt geformuleerd, 15 keer moeten gebeuren op de 10.000 keer dat een Higgs boson vervalt. Maar wat hebben ATLAS en CMS waargenomen? Daar is een “branching ratio”, zoals het heet, waargenomen van 34 (±11) op de 10.000 keer dat het vervalt, da’s 2,2 keer zoveel. De statistische betrouwbaarheid van de metingen is 3,4σ. Dat is te weinig om te spreken van een wetenschappelijk bewijs dat de SM-voorspelling niet klopt, maar toch geeft het aan dat er mogelijk iets aan de hand is. Het zou kunnen dat het verschil veroorzaakt wordt door wat ze noemen ‘Nieuwe Natuurkunde’, door natuurkunde ‘Beyond Standard Model’ (BSM), door fysische processen die niet beschreven worden door SM.
De deeltjes van het Standaard Model én hun supersymmetrische partners. Credit: CERN /IES de SAR
Tussen 2015 en 2018 werd in de LHC Run 2 uitgevoerd, waarbij protonen met een energie van 13 TeV miljoenen keren per seconde tegen elkaar aanbotsen, precies in het midden van de ATLAS- en CMS-detectoren. Soms ontstaan er daarbij Higgs bosonen, de deeltjes die in 1964 al werden voorspeld en die in 2012 voor het eerst waargenomen werden. De Higgs bosonen zijn de deeltjes die via het alom aanwezige Higgs veld massa geven aan de elementaire deeltjes. Eén van de mogelijkheden van BSM is supersymmetrie, een theorie die een band veronderstelt tussen fermionen (deeltjes met een niet integere spin) en bosonen (deeltjes met een integere spin) – zie de afbeelding hierboven. Met die supersymmetrie zou beter verklaard kunnen worden waarom er zo’n groot verschil is tussen de zwakke wisselwerking (waar dat Z boson één van de krachtdragers van is) en de zwaartekracht, de eerste kracht is maar liefst 10^24 keer zo groot als de tweede kracht. Het zou ook kunnen verklaren waarom de massa van het Higgs boson (125 GeV) zoveel kleiner is dan de energieschaal waarbij de ‘grand unification’ optreedt, het moment dat de natuurkrachten als het ware samensmelten tot één supernatuurkracht, een schaal die ligt bij ∼10^16 GeV.
De CMS detector verbonden aan de LHC. Credit: CERN
Bij het verval van H→γZ ontstaat eerst een Higgs boson, nadat de protonen gebotst zijn, protonen die feitelijk een mix zijn van quarks en gluonen. Het Higgs boson vervalt niet direct in een foton en een Z deeltje, maar eerst in een paar top quarks óf in een paar W bosonen en zo’n paar vervalt dan in een foton en een Z boson. Zo’n Z boson heeft ook niet het eeuwige leven, want hij vervalt al na 3 x 10^-25 seconde, veel te kort om door CMS of ATLAS te worden gezien. Maar het Z boson vervalt in twee elektronen of in twee muonen en díe zijn wel door de detectoren meetbaar. En zo heeft men het zeldzame verval van H→γZ kunnen waarnemen. In juli 2022 begon Run 3 van de LHC en mogelijk bevat die de gegevens om het gemeten verschil van het verval met de voorspelling van SM te bevestigen óf te falsificeren.
Meer over de metingen aan het zeldzame verval van het Higgs boson is te lezen in het vakartikel van G. Aad et al, Evidence for the Higgs Boson Decay to a Z Boson and a Photon at the LHC, Physical Review Letters (2024).
Bron: Phys.org.
Ik lees regelmatig dat de big bang veroorzaakt moet zijn door een afwijking van de zo gewenste super symmetrie tijdens de baryogenese.
“The Big Bang cosmology model requires that there must be a broken symmetry between matter and antimatter to make our matter universe.” Dus als men nu het standaardmodel wil omgooien en de massa van het Higgsboson wil fixeren met nieuwe ontbrekende deeltjes, dan kan het huidige universum weer niet ontstaan zijn. Je kan ook zeggen dat de huidige massa van het Higgsboson veel te laag is om een Higgsboson te zijn.
Ik denk dat je je vergist met de diverse symmetrieën. De symmetrie uit supersymmetrie is echt iets anders dan de symmetrie in de productie van materie en anti-materie.
Daarbij, er staat niet geschreven dat de BB veroorzaakt moet zijn door gebroken symmetrie. Wat er staat is dat ons model (!) alleen klopt met de waarnemingen (van een heelal met materie en geen anti-materie van betekenis) als we er symmetriebreking in stoppen. Niets hiervan gaat over de BB zelf of de oorzaak ervan. Een en ander laat zich kernachtig samenvatten als: “De BB is een feit, BB kosmologie is dat niet.”
Ook zie ik niet terug dat men de massa van het Higgs wil fixeren. Het heelal is heus niet ineens onmogelijk als we nieuwe deeltjes vinden (al zal deze conclusie wel komen door het verwarren van beide symmetrieën). En de massa van het Higgs is niet te laag om het Higgs te zijn, maar stemt juist bijzonder goed overeen met de voorspelde waarde.
Volgens CERN voldoet het boson niet echt aan de voorspelde massa van Higgs c.s. het is gewoon later bijgesteld, zie https://home.cern/news/news/physics/incredible-lightness-higgs
“Why is the Higgs boson so light? That’s one of the questions that has been bothering particle physicists since the famous particle was discovered in 2012. This is because the theory of how the particle interacts with the most massive of all observed elementary particles, the top quark, involves corrections at a fundamental (quantum) level that could result in a Higgs mass much larger than the measured value of 125 GeV. How large? Perhaps as much as sixteen orders of magnitude larger than the measured Higgs mass.” Om dit gebrek aan massa te compenseren zoekt men nu naarstig naar nieuwe natuurkunde met extra deeltjes. Zodra al die SUSY deeltjes zijn gevonden dan is de massa van het boson gefixeerd begrijp ik, dat is dus de focus van dit onderzoek.
In dat stuk staat nergens dat het Higgs niet voldoet aan de voorspelde massa. En zelfs al mocht de voorspelling zo sterk afwijken, jouw uitspraak was “dat de huidige massa van het Higgsboson veel te laag is om een Higgsboson te zijn” en die wordt er echt helemaal niet mee onderbouwd.
ps. LHC werd gebouwd om het Higgsboson aan te tonen of uit te sluiten. Denk je dat ze puur toevallig op de juiste energie uitkwamen?
Ik ben niet de enige die twijfelt aan zowel de massa als energie van het boson June. “Some researchers have suggested that particles have different masses because there is more than one type of Higgs boson, with each type of Higgs coupled to a different mass range of other particles.” zie https://www.newscientist.com/article/2251285-physicists-have-a-massive-problem-as-higgs-boson-refuses-to-misbehave/ Mijn stelling is dus dat ze niet toevallig op een energie dipje uitkwamen die precies binnen het bereik van de LHC viel om de enorme investering te motiveren. Maar daarover verschillen we duidelijk van mening 😀
Grappig is dat men n.a.v. SUSY nu ook op zoek is naar het zusje van Higgs….(en wellicht ook de rest van de familie)
https://www.symmetrymagazine.org/article/searching-for-higgs-boson-twins
Het kan ook verklaard worden door het verschil van energie in het heelal van Newton en dat van Einstein. Die is bij Einstein twee keer zo groot.
E=1/2 MV2 en E=MC2.
Maar c is ook gewoon een snelheid!
Deze professor uit Bagdad had dit “probleem” ook al gezien Guido en legt het uit.
https://www.researchgate.net/publication/269318231_New_Concept_of_Mass-Energy_Equivalence
Ik geef hem het nadeel van de twijfel zie punt 4&5 … dus nog ff verder gezocht 🙂
Feitelijk is de formule van Newton bedoeld voor massa in rust, en die van Einstein nabij / of licht snelheid.
De energie in rust E=1/2 mv^2 wordt dan bij Einstein nog aangevuld met (3/8 mv^4)/c^2 + (5/16 mv^6)/c^4 + ….etc.
zie: https://www.quora.com/Was-E-mc-2-known-before-Einstein-published-it
Er is dus geen energie “zoek” in het heelal op basis van deze formules.
Of course! The new physics is a Z boson and a photon.
It could be a W boson or whatever and they would have said the same.