LHC - Large Hadron Collider & het Higgs deeltje

[Verwijderd]

Het Higgs boson is een deeltje met spin 0, dat volgens het standaardmodel interactie heeft met alle deeltjes die massa bezitten (en aangezien het geen massaloos deeltje is heeft het dus ook interactie met zichzelf).

De LHC gaat energieën produceren die zo groot zijn, dat het Higgs deeltje, mocht het bestaan, met dit apparaat wel gevonden moet worden. Wordt het niet gevonden, dan staat het standaardmodel behoorlijk op losse schroeven en moet er een andere verklaring gevonden worden voor een hoop dingen, bijvoorbeeld voor het feit dat deeltjes een massa hebben.

Het standaardmodel is in principe een massaloze theorie, waarin deeltjes alleen door interactie met andere deeltjes beïnvloed worden. Zonder Higgs veld (dat door het Higgs deeltje gegenereerd wordt) zouden alle deeltjes met de lichtsnelheid reizen.

De dingen die ik nog niet begrijp zijn en waar ik wel discussie over zou willen zien in dit topic zijn:

- Op wat voor manier (via welke natuurkracht) heeft het Higgs deeltje interactie met andere deeltjes?
- Zou een zwaar Higgs deeltje (en dus een zwaar Higgs medium, dat het hele universum vult) kunnen zorgen voor een verklaring voor een deel van de donkere materie?
- Is het mogelijk dat er niet één, maar vele soorten deeltjes gevonden worden die zich als Higgs deeltje gedragen?
- Wat als er geen Higgs deeltje(s) gevonden worden?

[link0007]

Ik ben zelf niet echt natuurkundig, maar de laatste 2 vragen kan ik wel beantwoorden:

3) Natuurlijk, maar dat zou betekenen dat ons huidige model aardig verkeerd was
4) Dan ook zou ons model niet kloppen. Het standaard model wel, maar de op higgs-deeltjes berustende punten niet.

Verder vind ik het fijn dat de LHC meer aandacht krijgt, en dat er meer over nagedacht word, dan dat ik had verwacht .

[Brent]

Het Higgs deeltje is het elementaire deeltje dat de zwaartekracht 'veroorzaakt'. Tot nu toe zijn alle krachten (zwakke-/sterke kernkracht & elektromagnetisme) vanuit deze deeltjes te beschrijven, behalve de zwaartekracht. Zeer veel modellen en berekeningen impliceren het bestaan van dit Higgs deeltje, het is alleen nog nooit waargenomen. Daar is de LHC onder andere voor bedoeld: Higgs voor het eerst in het vizier krijgen.

Ik lees net op Wikipedia dat volgens de supersymmetrie theorie er inderdaad een hele familie aan Higgs deeltjes bestaan. Kan ik helaas verder niks over vertellen; misschien weten sommigen daar meer van?

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zondag 06 mei 2007 @ 13:37:

De dingen die ik nog niet begrijp zijn en waar ik wel discussie over zou willen zien in dit topic zijn:
- Op wat voor manier (via welke natuurkracht) heeft het Higgs deeltje interactie met andere deeltjes?

1) Het Higgs deeltje heeft weinig interactie met andere deeltjes. Daarom is het zo moeilijk om het aan te tonen. (Dit is de reden dat de LHC naast het opereren op een hogere energie dan andere deeltjes versnellers, ook op een veel grotere intensiteit opereert.)

2) Hoewel in populair wetenschappelijk publicaties al tijd beweert wordt dat deeltjes massa krijgen door interactie met het Higgs deeltje, is dit niet de manier die theoretisch het makelijkst is om te bekijken. Het zit zo'n beetje zo, in ijk theorieen zoals het standaard model kunnen de velden (van zich zelf) geen massa hebben omdat dat niet compatiebel is met de ijk symmetrie. De oplossing die daarvoor gevonden is, is het Higgs mechanism. Dit komt neer op dat dat de ijksymmetrie spontaan gebroken is. Dit betekend dat de theorie wel ijksymetrisch is, maar dat de grondtoestand dat niet is. In de ontwikkeling rond de grondtoestand verschijnen er opeens wel massa termen. In het algemeen heeft symmetrie breking altijd tot het gevolg dat er scalar velden ontstaan. In het geval van de U(1) x SU(2) x SU(3) ijksymmetie van het standaard model blijkt dat na herschikking van de termen deze theorie precies alle bekende deeltjes bevat (quarks, elektronen, neutrino's, foton) plus een massief scalar deeltje: het Higgs boson. Dit deeltje is onlosmakelijk verbonden met de gebroken symmetrie die de massa van de andere deeltjes verklaart.

[- J.W. -]

Yups, op een gegeven moment zie je een potentiaal met een gek minimum en die verschuif je dan maar naar het 'juiste minimum' en dan duikt het higgs deeltje op en ontstaan er massa termen enzo icm de symmetrie.

Het is idd meer het mechanisme dat massa veroorzaakt dan het deeltje zelf.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zondag 06 mei 2007 @ 20:20:
[...]


1) Het Higgs deeltje heeft weinig interactie met andere deeltjes. Daarom is het zo moeilijk om het aan te tonen. (Dit is de reden dat de LHC naast het opereren op een hogere energie dan andere deeltjes versnellers, ook op een veel grotere intensiteit opereert.)

2) Hoewel in populair wetenschappelijk publicaties al tijd beweert wordt dat deeltjes massa krijgen door interactie met het Higgs deeltje, is dit niet de manier die theoretisch het makelijkst is om te bekijken. Het zit zo'n beetje zo, in ijk theorieen zoals het standaard model kunnen de velden (van zich zelf) geen massa hebben omdat dat niet compatiebel is met de ijk symmetrie. De oplossing die daarvoor gevonden is, is het Higgs mechanism. Dit komt neer op dat dat de ijksymmetrie spontaan gebroken is. Dit betekend dat de theorie wel ijksymetrisch is, maar dat de grondtoestand dat niet is. In de ontwikkeling rond de grondtoestand verschijnen er opeens wel massa termen. In het algemeen heeft symmetrie breking altijd tot het gevolg dat er scalar velden ontstaan. In het geval van de U(1) x SU(2) x SU(3) ijksymmetie van het standaard model blijkt dat na herschikking van de termen deze theorie precies alle bekende deeltjes bevat (quarks, elektronen, neutrino's, foton) plus een massief scalar deeltje: het Higgs boson. Dit deeltje is onlosmakelijk verbonden met de gebroken symmetrie die de massa van de andere deeltjes verklaart.

Maar betekent dit nu dat er bij interactie tussen een Higgs deeltje en, laten we zeggen, een electron, een wisselwerkingsdeeltje wordt uitgewisseld (en zo ja, welke) of is dit Higgs mechanisme alleen met behulp van een Higgs veld te begrijpen?

Is er eigenlijk bij zo'n scalair Higgs veld nog wel sprake van deeltjes, of moet ik het meer zien als een (min of meer) homogeen veld waar alle materie met massa zich doorheen moet "ploeteren"?

Heeft dit Higgs deeltje eigenlijk ook theoretische implicaties voor de relativiteitstheorie (zoals ruimtekromming of implicaties voor de topologie van het heelal), of alleen voor het standaardmodel?

Oh en opent een Higgs deeltje niet ook theoretische deuren naar een theorie die ook zwaartekracht op een natuurlijk manier verklaard vanuit het standaardmodel, oftewel, hebben we dan een theorie die alle 4 de natuurkrachten beschrijft (een "theorie van alles")?

[ Voor 15% gewijzigd door Verwijderd op 07-05-2007 10:18 ]

[blobber]

Breepee schreef op zondag 06 mei 2007 @ 14:09:
Het Higgs deeltje is het elementaire deeltje dat de zwaartekracht 'veroorzaakt'. Tot nu toe zijn alle krachten (zwakke-/sterke kernkracht & elektromagnetisme) vanuit deze deeltjes te beschrijven, behalve de zwaartekracht. Zeer veel modellen en berekeningen impliceren het bestaan van dit Higgs deeltje, het is alleen nog nooit waargenomen. Daar is de LHC onder andere voor bedoeld: Higgs voor het eerst in het vizier krijgen.

Ik lees net op Wikipedia dat volgens de supersymmetrie theorie er inderdaad een hele familie aan Higgs deeltjes bestaan. Kan ik helaas verder niks over vertellen; misschien weten sommigen daar meer van?

Volgens mij is het graviton het krachtdragend deeltje van een eventuele quantumzwaartekracht
Het Higgs deeltje is nodig om het te kunnen verklaren hoe de verschillende krachten manifestaties zijn van één en dezelfde kracht.Probleem is dat electromagnetisme massaloze fotonen als krachtoverbrengers heeft, maar bijvoorbeeld de zwakke kracht zware w en z deeltjes.Als het manifstaties van één en dezelfde kracht zijn: waar komt/gaat die massa dan heen?Hiervoor is Higgs nodig.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op maandag 07 mei 2007 @ 09:04:
[...]

Maar betekent dit nu dat er bij interactie tussen een Higgs deeltje en, laten we zeggen, een electron, een wisselwerkingsdeeltje wordt uitgewisseld (en zo ja, welke) of is dit Higgs mechanisme alleen met behulp van een Higgs veld te begrijpen?

Het Higgs deeltje heeft interactie met alles deeltjes met massa (inlusief zichzelf dus). Dit zijn in de meest gevallen driepunts interacties. (ie In een feynman diagram zijn het vertices waar een deeltje (lepton, quark, W of Z) in gaat en een zelfde deeltje uitgaat en een Higgs in of uit gaat. (Dit laatste maakt niet uit op Feynman diagram niveau omdat het een scalairdeeltje betreft.

Is er eigenlijk bij zo'n scalair Higgs veld nog wel sprake van deeltjes, of moet ik het meer zien als een (min of meer) homogeen veld waar alle materie met massa zich doorheen moet "ploeteren"?

Het is evengoed een deeltje als de andere velden in het Standaard Model.

Heeft dit Higgs deeltje eigenlijk ook theoretische implicaties voor de relativiteitstheorie (zoals ruimtekromming of implicaties voor de topologie van het heelal), of alleen voor het standaardmodel?

Niet heel veel. Zo'n deeltje heeft energie en draagt dus bij aan de stress-energie tensor, welke de bronterm is voor de Einstein vergelijking. Maar dat is een minimale correctie op de andere aanwezige energie.

Oh en opent een Higgs deeltje niet ook theoretische deuren naar een theorie die ook zwaartekracht op een natuurlijk manier verklaard vanuit het standaardmodel, oftewel, hebben we dan een theorie die alle 4 de natuurkrachten beschrijft (een "theorie van alles")?

Helaas, was dat maar zo. Uit theoretische overwegingen moet de zwaartekracht overgebracht worden door een deeltje met spin 2. Echter introductie hiervan in QFT op de meest voor de hand liggende manier leidt tot een niet renormaliseerbare theorie. (Je krijgt in wezen een theorie met oneindig veel onafhankelijke parameters, wat gelijk staat aan geen theorie.)