Wat Als Het Nieuwe Deeltje Niet Het Higgs-Boson Is?

{h1}

Er zijn aanwijzingen dat het nieuw ontdekte deeltje in feite niet de fysici van het higgs-boson worden verwacht. En dat zou opwindende tijden betekenen.

Natuurkundigen van de Large Hadron Collider (LHC) zeggen dat ze een nieuw "Higgs-achtig" deeltje hebben ontdekt: een bundel energie die de meeste attributen bevat van het lang gezochte Higgs-deeltje. Ze noemen de nieuwkomer geen regelrechte naam, omdat er subtiele aanwijzingen zijn dat het deeltje misschien niet de gewone oude Higgs zelf is, maar eerder een dichte dubbelganger.

Laat dat je niet teleurstellen. Integendeel, Harvey Newman, een high-energy fysicus bij het California Institute of Technology en lid van het Compact Muon Solenoid (CMS) -experiment (een van de twee LHC-experimenten die het nieuwe deeltje ontdekten), zei dat het een meer exotische verscheidenheid van Higgs-boson is eigenlijk "een van de meest opwindende dingen die kunnen gebeuren." Dit is waarom.

Het Higgs-veld, met het bijbehorende Higgs-deeltje, werd voorspeld als de eenvoudigste verklaring waarom alle elementaire deeltjes in het universum massa hebben. Kortom, het Higgs-veld is een kosmos-groot zwembad en alles zwemt erin. Deeltjes die sterk interageren met het Higgs-veld, "zoals een zwaargebouwde man die met zijn kleren aanzwemt", in de woorden van John Gunion, een natuurkundige aan de universiteit van Californië in Davis, zijn zwaarder dan deeltjes die door het zwembad waaien "als een Olympische zwemmer in een wetsuit. "

Eén Higgs-zwembad (en één bijbehorend Higgs-deeltje - een soort plons in het zwembad) is voldoende om alle deeltjes in het standaardmodel massa te geven: de standaardtheorie die de bekende elementaire deeltjes beschrijft en de krachten die ertussen werken. Maar het standaardmodel is niet het hele verhaal.

"Het is eenvoudig en krachtig, maar we weten dat het niet de complete theorie kan zijn," vertelde Newman aan Life's Little Mysteries. Geloven in het standaardmodel "zou hetzelfde zijn als geloven in de bewegingswetten van Newton." De wetten gaan ervan uit dat ruimte en tijd afzonderlijke en onveranderlijke entiteiten zijn. Dit is prima om de bewegingen van objecten met een trage en lage massa te beschrijven, maar de wetten vallen uiteen voor objecten die de snelheid van het licht naderen, of voor zwarte gaten, die ruimte en tijd buigen. "De wetten van Newton zijn prachtig eenvoudig en beschrijven zo veel, maar we weten dat het niet de fundamentele theorie is, maar slechts de energiezuinige limiet van een meer fundamentele theorie" - dat wil zeggen, Einstein's relativiteitstheorie, die ruimte-tijd precies beschrijft. "Het is hetzelfde hier, we weten dat er een meer fundamentele theorie moet zijn dan het standaardmodel."

Het standaardmodel is onvolledig, zei Newman, omdat het niet de deeltjes verklaart die samen 84 procent uitmaken van de materie in het universum: de onzichtbare substantie die bekend staat als donkere materie. Het verzuimt ook de zwaartekracht op te nemen. Bovendien behandelt het standaardmodel materie en zijn dubbelwerkende antimaterie tegen elkaar, alsof ze symmetrisch zijn, en dus is het niet de reden waarom er zoveel meer materie is dan antimaterie in het universum. En ten slotte, wanneer je probeert het standaardmodel te projecteren op hogere energieën zoals die bestaan ​​in de vroege momenten van het universum, "valt de theorie hoofdzakelijk op zichzelf", zei Newman.

De leidende theorie die het standaardmodel plaatst binnen een krachtiger, alomvattend kader wordt supersymmetrie genoemd, of SUSY. Volgens SUSY (dat is opgenomen in de snaartheorie) hebben alle bekende deeltjes veel zwaardere supersymmetrische partners, ook wel Sparticles genoemd. SUSY voorspelt niet alleen het bestaan ​​van donkere materiedeeltjes, het is ook in staat om deeltjeswisselwerkingen te verklaren bij zeer hoge energieën, zoals die net na de oerknal. Bovendien kan SUSY de vreemde voorkeur van de natuur voor materie boven antimaterie verklaren: het vereist dat er ten minste vijf zwembaden op elkaar liggen in het universum, die een ingebouwde asymmetrie kunnen hebben (zoals een gigantisch tegen de klok in draaiend draaikolk), wat aanleiding geeft tot opkomst tot een overschot aan materie. Die vijf zwembaden zijn Higgs-velden, elk met een Higgs-achtig boson. [De grappigste theorieën in de natuurkunde]

Wanneer het wordt gegenereerd in een deeltjescompartiment zoals de LHC, wordt van elk Higgs-achtig boson verwacht dat het vervalt in een unieke set lichtere deeltjes. Het lijkt erop dat het nieuw ontdekte deeltje op de LHC verviel op een manier die het standaardmodel van Higgs niet zou hebben, zeiden de natuurkundigen - hoewel er meer gegevens nodig zijn voordat ze zeker weten wat voor soort Higgs ze hebben heb. Maar als het deeltje in feite een meer exotische Higgs is, dan kan het een SUSY Higgs zijn, of op zijn minst een niet-standaard model Higgs. En dit zou de eerste ontdekking van de natuurkunde voorbij het standaardmodel zijn.

"Het deeltje in de Higgs-sector dat niet het eenvoudigste Higgs-deeltje is, zou de eerste aanwijzing zijn dat er inderdaad nieuwe fysica zijn en dat zou een enorme impuls geven aan het hele veld," zei Gunion, verwijzend naar de "sector" of groep van mogelijke Higgs-deeltjes.

Newman herhaalde het sentiment: "Over het algemeen hebben we deze geweldige blik voor ons."

Volg Natalie Wolchover op Twitter @nattyover. Volg Life's Little Mysteries op Twitter @llmysteries. We zijn ook op Facebook & Google+.


Video Supplement: DEELTJES: Hoe hebben we het meestgezochte deeltje ter wereld gevonden?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com