6 Gevolgen Van Het Vinden Van Een Higgs-Boson-Deeltje

{h1}

Het zogenaamde "goddeeltje" heeft vergaande consequenties, waaronder het voorspellen van de ultieme ondergang van het universum.

Natuurkundigen hebben vandaag (14 maart) aangekondigd dat een deeltje dat vorig jaar op 's werelds grootste atoomslager is ontdekt, een Higgs-deeltje is, een lang gezocht deeltje waarvan wordt gedacht dat het verklaart hoe andere deeltjes hun massa krijgen.

Ontdekt in de Large Hadron Collider (LHC), waar protonen dichtbij bijna-snelheid rond een 27 kilometer lange ondergrondse ring onder Zwitserland en Frankrijk ritselen, is het Higgs-deeltje het laatste onontdekte stukje van de puzzel dat voorspeld werd door het standaardmodel, de heersende theorie van deeltjesfysica.

Het bevestigen van een Higgs-deeltje, zeggen natuurkundigen, zal verstrekkende gevolgen hebben. Hier zijn zes van de grootste consequenties:

1. De oorsprong van massa

Het Higgs-deeltje wordt al lang beschouwd als de sleutel tot het oplossen van het mysterie van de oorsprong van de massa. Het Higgs-deeltje is geassocieerd met een veld, het Higgs-veld genoemd, waarvan wordt getheoretiseerd dat het het universum doordringt. Terwijl andere deeltjes door dit veld reizen, krijgen ze massa zoals zwemmers die zich door een zwembad bewegen nat worden, denkt het denken.

"Het Higgs-mechanisme laat ons toe om te begrijpen hoe de deeltjes massa krijgen," zei Joao Guimaraes da Costa, een natuurkundige aan de universiteit van Harvard die de standaardmodelconcurrent is tijdens het ATLAS-experiment van de LHC, vorig jaar toen de ontdekking werd aangekondigd. "Als er geen dergelijk mechanisme was, dan zou alles massaal zijn."

Bevestigen van het deeltje is een Higgs zou ook bevestigen dat het Higgs-mechanisme voor deeltjes om massa te verkrijgen correct is. "Deze ontdekking is gebaseerd op de kennis van hoe massa op kwantumniveau tot stand komt, en is de reden dat we de LHC hebben gebouwd." Het is een ongeëvenaarde prestatie, "Caltech, hoogleraar natuurkunde Maria Spiropulu, co-leider van het CMS-experiment, zei in een verklaring vorig jaar. [Galerij: zoek naar de Higgs Boson]
En het kan aanwijzingen geven voor het volgende mysterie langs de lijn, wat de reden is waarom individuele deeltjes de massa hebben die ze doen. "Dat zou een onderdeel kunnen zijn van een veel grotere theorie", zei deeltjesfysica Lisa Randall van de Universiteit van Harvard. "Weten wat het Higgs-deeltje is, is de eerste stap om iets meer te weten over wat die theorie zou kunnen zijn. Het is verbonden."

2. Het standaardmodel

Het standaardmodel is de heersende theorie van deeltjesfysica die de zeer kleine bestanddelen van het universum beschrijft. Elk deeltje voorspeld door het standaardmodel is ontdekt - op één na: het Higgs-deeltje.

"Het is het ontbrekende stuk in het standaardmodel," Jonas Strandberg, een onderzoeker bij CERN die aan het ATLAS-experiment werkt, zei vorig jaar van de deeltjesaankondiging. "Het zou dus zeker een bevestiging zijn dat de theorieën die we nu hebben gelijk hebben."

Tot dusver lijkt het Higgs-deeltje overeen te komen met voorspellingen van het standaardmodel. Toch wordt van het standaardmodel zelf niet gedacht dat het compleet is. Het omvat bijvoorbeeld niet de zwaartekracht en laat de donkere materie achterwege die 98 procent van alle materie in het universum bedacht. [6 weird feiten over zwaartekracht]

"Duidelijk bewijs dat het nieuwe deeltje het standaard model Higgs-deeltje is, zou ons begrip van het universum nog steeds niet compleet maken", zei Patty McBride, hoofd van het CMS Center bij Fermilab, vandaag (14 maart) in een verklaring. "We zouden nog steeds niet begrijpen waarom de zwaartekracht zo zwak is en we zouden de mysteries van de donkere materie moeten confronteren, maar het is bevredigend om een ​​stap dichter bij de validatie van een 48-jaar oude theorie te komen."

3. De elektrozwakke kracht

De bevestiging van de Higgs helpt ook om uit te leggen hoe twee van de fundamentele krachten van het universum - de elektromagnetische kracht die de interacties regelt tussen geladen deeltjes en de zwakke kracht die verantwoordelijk is voor radioactief verval - verenigd kunnen worden. [9 Unsolved Physics Mysteries]

Elke kracht in de natuur wordt geassocieerd met een deeltje. Het deeltje dat is gebonden aan elektromagnetisme is het foton, een klein, massaal deeltje. De zwakke kracht wordt geassocieerd met deeltjes die de W- en Z-bosonen worden genoemd en die erg massief zijn.

Het Higgs-mechanisme wordt verondersteld hiervoor verantwoordelijk te zijn.

"Als je het Higgs-veld introduceert, mengen de Bossen van W en Z zich met het veld, en door deze vermenging krijgen ze massa", zei Strandberg. "Dit verklaart waarom de W- en Z-bosonen massa hebben en verenigt ook de elektromagnetische en zwakke krachten in de elektrozwakke kracht."

Hoewel andere bewijzen de unie van deze twee krachten hebben geholpen, kan de Higgs-ontdekking de deal afsluiten.

4. Supersymmetrie

De theorie supersymmetrie wordt ook beïnvloed door de Higgs-ontdekking. Dit idee stelt dat elk bekend deeltje een "superpartner" deeltje heeft met iets andere kenmerken.

Supersymmetrie is aantrekkelijk omdat het kan helpen een aantal van de andere krachten van de natuur te verenigen, en zelfs een kandidaat biedt voor het deeltje dat donkere materie vormt. Tot nu toe hebben wetenschappers echter alleen aanwijzingen gevonden voor een Standaard Model Higgs-boson, zonder sterke aanwijzingen van supersymmetrische deeltjes.

5. Validatie van LHC

De Large Hadron Collider is 's werelds grootste deeltjesversneller. Het werd gebouwd voor ongeveer $ 10 miljard door de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) om hogere energieën te onderzoeken dan ooit op aarde was bereikt. Het vinden van het Higgs-boson werd aangeprezen als een van de grootste doelen van de machine.

De nieuw aangekondigde bevinding biedt belangrijke validatie voor de LHC en voor de wetenschappers die jarenlang aan de zoektocht hebben gewerkt.

"Deze ontdekking is gebaseerd op de kennis van hoe massa op quantumniveau tot stand komt, en is de reden dat we de LHC hebben gebouwd." Het is een ongeëvenaarde prestatie, "zei Spiropulu vorig jaar in een verklaring. "Meer dan een generatie wetenschappers heeft op dit moment gewacht en deeltjesfysici, ingenieurs en technici aan universiteiten en laboratoria over de hele wereld werken al vele decennia om tot deze cruciale splitsing te komen. Dit is het cruciale moment voor ons om pauzeer en denk na over de ernst van de ontdekking, evenals een moment van enorme intensiteit om de gegevensverzameling en analyses voort te zetten. "

De ontdekking van de Higgs heeft ook belangrijke implicaties voor wetenschapper Peter Higgs en zijn collega's die voor het eerst het Higgs-mechanisme in 1964 voorstelden. De bevinding werpt ook een symbolisch licht op de naamgenoot van het boson, de overleden Indiase fysicus en wiskundige Satyendranath Bose, die samen met Albert Einstein hielp bij het definiëren van bosonen. Een klasse van elementaire deeltjes, bosonen (waaronder gluonen en gravitonen) bemiddelen interacties tussen fermionen (inclusief quarks, elektronen en neutrino's), de andere groep van fundamentele bouwstenen van het universum.

6. Is het universum gedoemd?

De ontdekking van het Higgs-deeltje opent de deur naar nieuwe berekeningen die voorheen niet mogelijk waren, zeggen wetenschappers, waaronder een die suggereert dat het universum miljarden jaren later in een cataclysfeer zal verkeren.

De massa van het Higgs-deeltje is een cruciaal onderdeel van een berekening die de toekomst van ruimte en tijd voorspelt. Met ongeveer 126 keer de massa van het proton, gaat het bij de Higgs om wat er nodig is om een ​​fundamenteel onstabiel universum te creëren dat vanaf nu miljarden jaren zal duren.

"Deze berekening vertelt je dat vele tientallen miljarden jaren vanaf nu een catastrofe zullen zijn," zei Joseph Lykken, een theoretisch fysicus bij het Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, vorige maand op de jaarlijkse bijeenkomst van de Amerikaan Vereniging voor de vooruitgang van de wetenschap.

"Het universum waarin we leven is inherent onstabiel en op een gegeven moment wordt het miljarden jaren later allemaal weggevaagd", voegde Lykken, een medewerker van het CMS-experiment, eraan toe.

Volg Clara Moskowitz op Twitter @ClaraMoskowitz. Volg WordsSideKick.com op Twitter @wordssidekick, Facebook of Google+. Origineel artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: The Higgs Field, explained - Don Lincoln.




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

© 2005–2019 WordsSideKick.com