‘Ander deeltje kan zich vermommen als Higgs’

Share Button

Nieuwe deeltjes die het lang gezochte Higgsboson nabootsen kunnen natuurkundigen foppen. Die zouden vervolgens jaren kunnen besteden aan het proberen te bevestigen of te weerleggen van het bestaan van een fopdeeltje, waarschuwt een nieuwe studie.

De jacht op het Higgs
Het standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelt dat een zogeheten Higgs boson, ook wel bombastisch God-deeltje gedoopt, andere deeltjes massa geeft. Volgens anderen bestaat het goddelijke van het deeltje voornamelijk uit de metafysische aard er van. De Large Hadron Collider (LHC) van CERN in de buurt van Genève, Zwitserland, werd onder andere gebouwd in de hoop het Higgsdeeltje te bestuderen en op te sporen.

Volgens de theorie moet het Higgsboson opduiken in de overblijfselen van proton-proton botsingen in de LHC. Hoewel het Higgsdeeltje niet direct zal worden gedetecteerd, moet het snel vervallen in meer vertrouwde deeltjes, zoals paren fotonen of de zware Z-bosonen (de dragers van de zwakke kernkracht). Het Standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelt vrij nauwkeurig in welke deeltjes het Higgsboson uiteenvalt en wat hun massa-aandeel is. Kunnen we de vervalproducten precies in de voorspelde verhoudingen vinden, dan kunnen we aannemen dat we eindelijk het Higgsboson hebben gevonden.

“Fopdeeltje neemt Higgs-eigenschappen over”

Een theoretisch berekende botsing waarbij een Higgsdeeltje vrijkomt. In werkelijkheid is er voorzover bekend nog geen spoor van het deeltje gevonden.

Een theoretisch berekende botsing waarbij een Higgsdeeltje vrijkomt. In werkelijkheid is er voorzover bekend nog geen spoor van het deeltje gevonden.

Sommige andere onontdekte deeltjes kunnen echter in hetzelfde patroon vervallen, stelt Patrick Fox van Fermilab in Batavia, Illinois, en collega’s, in een artikel op ArXiv (1). “Dit kan opmerkelijk makkelijk optreden,” zegt teamlid Neal Weiner van de New York University. Mimicry als zodanig kan ontstaan door het mengten van de kwantumtoestanden van de deeltjes. Mengen kan optreden in een mengsel van twee verschillende soorten deeltjes, en is onder meer bekend tussen de soorten quarks en tussen verschillende soorten neutrino’s. Als er een nog onontdekt deeltje zich mengt met het Higgs boson, zal het enkele kenmerken van het Higgsdeeltje oppikken.

De vermomming zou bijna perfect zijn als het nieuwe deeltje de drie krachten van het standaardmodel niet voelt. Dan zou het geen intrinsieke neiging hebben om te vervallen in standaardmodel deeltjes. Zelfs een lichte Higgs-vermenging zou het nieuwe deeltje dan precies zo laten vervallen als het Higgs, met dus precies dezelfde vervalproducten. Ian Lage van de Argonne National Laboratory in DuPage County, Illinois, die geen lid was van het team, is het ermee eens dat het mengen kan leiden tot overtuigende fopdeeltjes. “De natuur kan ons voor verrassingen stellen,” zegt hij.

Hoewel een dergelijk fopdeeltje op zijn minst zou betekenen dat het Higgs bestaat – een triomf op zichzelf voor de Higgs-adepten – zouden natuurkundigen niet over gedetailleerdere informatie kunnen beschikken over het lang gezochte deeltje. In het bijzonder zou de massa van het fopdeeltje zeer verschillen van die van het echte deeltje.

Fopdeeltje betekent nieuw, onbekend deeltje dus nieuwe natuurkunde
Het zou aan de andere kant een spannende ontdekking zijn, omdat niet zomaar elk nieuw deeltje het Higgsdeeltje kan nabootsen. Om dit te doen, moet het net als het Higgsboson zelf, een spin van nul hebben. In tegenstelling tot alle andere deeltjes in het Standaardmodel. Dergelijke spin-nul deeltjes ontstaan ​​in theorieën, zoals technicolor,  die extra krachten voorbij die in het Standaardmodel opnemen. Sommige natuurkundigen denken dat een nieuwe kracht een verscheidenheid aan anomalieën die onlangs in de Tevatron versneller op Fermilab zijn waargenomen, kan verklaren.

Als een deeltje met Higgs-achtig verval wordt gevonden op het LHC, kan het jaren duren om uit te sluiten dat het hier om een fopdeeltje gaat. De beste vooruitzichten om deze mogelijkheid uit te sluiten zijn er na een geplande upgrade van de LHC in 2014,  wanneer hogere-energetische botsingen moet uitwijzen of het nieuwe deeltje wisselwerking vertoont met de dragers van de zwakke kracht – een eigenschap die wordt verwacht voor het Higgs boson, maar niet voor fopdeeltjes.

Bronnen
1. Patrick J. Fox, David Tucker-Smith en Neal Weiner, Higgs friends and counterfeits, Arxiv
2. Beware, Higgs-impostors at the LHC, NewScientist.com

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger