navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . Groot onderhoud . . . Bijeenkomst op 19 april 2018 . . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

Het lang gezochte Higgs-deeltje gevonden?

Samenvatting

Het is ons heden ten dage wel bekend dat elektromagnetische straling voor de waarnemer twee vormen kan aannemen, namelijk als een deeltje, foton, of als een golf. De fotonen vertonen zowel een golfkarakter als een deeltjeskarakter. Beide modellen zijn nodig om verschillende natuurkundige processen te kunnen verklaren. De electromagnetische kracht is een van de fundamentele krachten

In het 'Standaardmodel' van de deeltjesfysica had men reeds 4 deeltjes waargenomen die gepaard gaan met de vier verschillende fundamentele krachten. Daaraan ontbrak nog het deeltje dat veranwoordelijk was voor de massa van de elementaire deeltjes, het higgsboson. (Ter verduidelijking, het gaat hier dus niet over de zwaartekracht, de kracht tussen twee massa's - de zwaartekracht is echter geen onderdeel van het Standaardmodel. Bij dat krachtenveld hoort een ander deeltje, het graviton, ook nog nooit waargenomen. )

Peter Higgs (nu 83 jaar) bedacht in 1964, toen hij hoogleraar natuurkunde was aan de Universiteit van Edinburgh, een uitweg. Massa is traagheid, redeneerde hij en daarom vulde hij de ruimte met een soort stroop. Die stroperigheid remt de deeltjes af en geeft dus hetzelfde effect als massa. En bij dat veld hoort een deeltje. Door dat deeltje, Higgs-deeltje ook wel Brout-Englert-Higgs-deeltje genoemd, krijgen alle andere deeltjes massa.

De naam Higgs-deeltje schijnt voor het eerst gebruikt te zijn in 1967 in een artikel van de fysicus Nobelprijswinnaar Peter Weinberg, die abusievelijk dacht dat Higgs er het eerst over had gepubliceerd. De Belgische natuurkundigen Francois Engler (nu 81 jaar) en Robert Brout (reeds overleden) hadden hun vermoeden over het bestaan van dit deeltje reeds enkele maanden eerder voor publikatie aangeboden aan het vooraanstaande vakblad Physical Review dan het artikel van Peter Higgs. Higgs het cruciale artikel in 1964 publiceerde met vijf co-auteurs. Het zal daarom een verrassing worden welke drie personen de Nobelprijs in 2012 zullen ontvangen.

Tijdens een CERN-seminar op 4 juli 2012 hebben de LHC-experimenten ATLAS en CMS hun meest actuele resultaten van de zoektocht naar dat Higgs-boson gepresenteerd. Beide experimenten observeren een nieuw deeltje in het massagebied rond 125-126 GeV, ( Dat is zo'n 150 maal grotere massa dan dat van een proton, de kern van een waterstofatoom. )
Om deze deeltjes te maken heb je grote installaties nodig, die via botsingsprocessen veel meer energie kunnen vrijmaken dan overeenkomt met de massa van het te maken deeltje. Twee installaties in de wereld hadden en hebben die mogelijkheid; het Tevatron, op het Fermi-lab in Chicago dat nu gesloten is en de nieuwe, veel krachtiger Large Hadron Collider van het Cern laboratorium bij Geneve.

Kunstmatig opgewekte deeltjes zijn instabiel, dat wil zeggen dat ze na verloop van tijd, soms in een 'split-second' uiteenvallen in andere deeltjes.
Het Higgs zelf zal nooit waargenomen worden, maar alleen de deeltjes waarin het uiteenvalt (vervalkanalen). Het Nikhef in Amsterdam werkt aan de analyse van twee van de drie Higgs-vervalkanalen:
- Twee Z-deeltjes, die weer uiteenvallen in elektronen of muonen. Deze meting heeft minder te lijden van achtergrond storing.
- Twee W-deeltjes, die weer vervallen in elektronen of muonen en twee neutrino's. Deze meting is experimenteel veel moeilijker, omdat neutrino's onzichtbaar zijn.
In het derde vervalkanaal vervalt het Higgs-deeltje in twee fotonen.


Als de sporen van een van de mogelijke vervalkanalen ontdekt worden tussen de vele andere reacties die in een botsings experiment optreden, is het een kwestie van kansberekening of we werkelijk zo'n vervalkanaal waarnemen of dat het een achtergrond storing betreft. We kunnen daarom pas van een ontdekking spreken als met voldoende zekerheid vaststaat dat een een vervalkanaal van het higgsboson is. Hoewel het Fermilab eerder het deeltje zag, kon dat niet met voldoende zekerheid bevestigd worden, Pas door het het gereedkomen van LHC met zijn veel hogere energie en de bijbehorende Atlas en CMS experimentele opstellingen zijn er voldoende, registraties van de vervalkanalen geweest om met voldoende zekerheid te kunnen vaststellen dat het uiteenvallende higgsbosonen betrof.

Dit is wat enkele belangrijke Nederlandse wetenschappers over de recente onthulling zeggen:
Volgens Prof.dr. Frank Linde, directeur van Nikhef te Amsterdam, bekroont de ontdekking van de Higgs een theoretische speculatie van bijna een halve eeuw geleden. Een ware triomf van het menselijk vernuft. De Higgs opent de deur naar een beter begrip van de elementaire deeltjesmassa's.
Prof.dr. Stan Bentvelsen, programmaleider van de ATLAS-groep op Nikhef en als hoogleraar verbonden aan de Universiteit van Amsterdam zegt dat we er niet meer omheen kunnen; de data spreekt voor zich. De observatie van dit nieuwe deeltje brengt inzichten die wat hem betreft verder reiken dan alle ontdekkingen in de deeltjesfysica van de afgelopen 30 jaar. Dit resultaat is mogelijk gemaakt door een wereldwijde collaboratie wetenschappers en technici, met cruciale bijdragen vanuit Nederland. Alles wijst erop dat het om een Higgs-deeltje gaat, maar meer metingen zijn nodig om te zien of de eigenschappen van dit deeltje overeenkomen met de voorspellingen. De deeltjesfysica beleeft een fantastische tijd, waarin experimentele antwoorden op fundamentele vragen centraal staan.
Prof.dr. Nicolo de Groot, deputy programmaleider van de ATLAS-groep op Nikhef en als hoogleraar verbonden aan de Radboud Universiteit Nijmegen: 'Met deze ontdekking van het Higgsdeeltje is het Standaardmodel compleet. Het Higgsdeeltje geeft ons direct een handvat om die dingen te begrijpen die nog niet door het Standaardmodel verklaard worden, zoals donkere materie. Vandaag is het een feestje, daarna is er nog heel veel te doen.'

Nikhef heeft voor het ATLAS-experiment op alle gebieden belangrijke bijdragen geleverd. De Nederlandse bijdrage bestaat uit: hardware (o.a. ontwerp en bouw van belangrijke onderdelen van de ATLAS-detector), een computing centrum), software , analyse van de meetresultaten en het combineren van de vele verschillende meetgegevens.

(pieth)
2012/07/05

 Meer informatie

  • CERN=> nieuwsbericht
  • Nikhef=> nieuwsbericht
  • NIKHEF=> Het ATLAS-experiment
  • CERN=> Het CMS experiment
  • WIKI=> over elementaie deeltjes
  • WIKI=> over het Standaardmodel
  • viXra log=> artikel over wie nu met de eer mag stijken.