In de tak van de kwantumfysica wordt getracht het mechanisme te bestuderen waardoor de massa van het heelal ontstaat. Dankzij dit is het mogelijk om de Higgs 'Boson Het is een elementair deeltje waarvan wetenschappers denken dat het een fundamentele rol speelt bij het weten hoe het universum is ontstaan. Bevestiging van het bestaan van het universum is een van de doelstellingen van de Large Hadron Collider. Het is de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld.
In dit artikel gaan we je vertellen wat het Higgs-deeltje is, wat zijn kenmerken zijn en hoe belangrijk het is.
Belang van het Higgs-deeltje
Het belang van het Higgs-deeltje is dat het het enige deeltje is dat mogelijk het ontstaan van het universum kan verklaren. Het standaardmodel van de deeltjesfysica beschrijft perfect al die elementaire deeltjes en de interacties die ze hebben met de omgeving eromheen. Een belangrijk deel moet echter nog worden bevestigd, wat ons een antwoord kan geven op de oorsprong van de massa. Er moet rekening mee worden gehouden dat als het bestaan van de massa van het universum anders plaatsvond dan we kennen. Als een elektron geen massa had Atomen zouden niet bestaan en materie zou niet bestaan zoals wij die kennen. Als massa zou zijn, zou er geen chemie, geen biologie en geen levende wezens zijn.
Om het belang van dit alles uit te leggen, postuleerde de Brit Peter Higgs in de jaren zestig dat er een mechanisme bestaat dat bekend staat als het Higgs-veld. Net zoals het foton een fundamentele component is wanneer we verwijzen naar magnetische velden en licht, vereist dit veld het bestaan van een deeltje dat het kan samenstellen. Hierin ligt het belang van dit deeltje, aangezien het ervoor zorgt dat het veld zelf werkt.
Mechanisme werking
We gaan een beetje uitleggen hoe het Higgs-veldmechanisme werkt. Het is een soort continuüm dat zich door de ruimte uitstrekt en bestaat uit ontelbare aantallen Higgs-bosonen. Het is de massa van de deeltjes die zou worden veroorzaakt door wrijving met dit veld, dus kan worden geconcludeerd dat alle deeltjes die een grotere wrijving hebben met dit veld hebben een grotere massa.
Velen van ons weten niet echt wat een boson is. Om al deze wat complexere concepten beter te begrijpen, gaan we analyseren wat een boson is. Subatomaire deeltjes zijn onderverdeeld in twee soorten: fermionen en bosonen. Deze eersten zijn verantwoordelijk voor de samenstelling van de zaak. De materie die we vandaag kennen, bestaat uit fermionen. Aan de andere kant hebben we de bosonen die verantwoordelijk zijn voor het dragen van de krachten of interacties van materie tussen hen. Dat wil zeggen, wanneer materie kan interageren tussen de een en de ander, oefent het een kracht uit en wordt bepaald door de bosonen.
We weten dat de componenten van een atoom elektronen, protonen en neutronen zijn. Deze componenten van het atoom zijn fermionen, terwijl het foton, gluon en de W- en Z-bosonen zijn verantwoordelijk voor respectievelijk elektromagnetische krachten. Ze zijn ook verantwoordelijk voor de sterke en zwakke nucleaire krachten.
Higgs boson detectie
Het Higgsdeeltje kan niet direct worden gedetecteerd. De reden hiervoor is dat als het eenmaal uiteenvalt, het bijna ogenblikkelijk is. Zodra het uiteenvalt, ontstaan er andere elementaire deeltjes die ons meer bekend zijn. We kunnen dus alleen de voetafdrukken van het Higgs-deeltje zien. Die andere deeltjes die bij de LHC konden worden gedetecteerd. Binnenin de deeltjesversneller komen protonen met elkaar in botsing met een snelheid die zeer dicht bij die van licht ligt. Bij deze snelheid weten we dat er aanvaringen plaatsvinden op strategische punten en kunnen daar grote detectoren worden geplaatst.
Wanneer de deeltjes zo met elkaar botsen, wekken ze energie op. Hoe hoger de energie die de deeltjes genereren wanneer ze botsen, hoe meer massa de resulterende deeltjes kunnen hebben. Omdat de theorie van Einstein niet zijn massa vaststelt, maar een breed scala aan mogelijke waarden, zijn krachtige deeltjesversnellers vereist. Dit hele veld van fysica is nieuw terrein om te verkennen. De moeilijkheid om deze deeltjesbotsingen te kennen en te onderzoeken, is iets vrij duurs en ingewikkelds om uit te voeren. Het belangrijkste doel van deze deeltjesversnellers is echter om het Higgs-deeltje te ontdekken.
Het antwoord op de vraag of het Higgs-deeltje eindelijk is gevonden, wordt gedefinieerd in statistieken. In dit geval geven de standaarddeviaties de kans aan dat een experimenteel resultaat door toeval kan worden gedronken in plaats van dat het een echt effect is. Om deze reden moeten we een grotere significantie van de statistische waarden bereiken en zo de waarschijnlijkheid van waarneming vergroten. Houd er rekening mee dat al deze experimenten veel gegevens moeten analyseren, aangezien de deeltjesversneller ongeveer 300 miljoen botsingen per seconde genereert. Met al deze botsingen zijn de resulterende gegevens vrij moeilijk uit te voeren.
Voordelen voor de samenleving
Als het Higgsdeeltje eindelijk wordt ontdekt, kan het een doorbraak zijn voor de samenleving. En het is dat het de weg zou banen bij het onderzoek naar vele andere fysieke verschijnselen, zoals de aard van donkere materie. Het is bekend dat donkere materie ongeveer 23% van het universum uitmaakt, maar de eigenschappen ervan zijn grotendeels onbekend. Het is een uitdaging voor de discipline en experimenten met de deeltjesversneller.
Als het Higgs-deeltje nooit wordt ontdekt, zal het dwingen een andere theorie te formuleren om te kunnen verklaren hoe de deeltjes hun massa verkrijgen. Dit alles zal leiden tot de ontwikkeling van nieuwe experimenten die deze nieuwe theorie kunnen bevestigen of ontkennen. Houd er rekening mee dat dit de manier is waarop wetenschap ideaal is. Je moet op zoek gaan naar een onbekende en experimenteren totdat je de antwoorden vindt.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over het Higgs-deeltje en zijn kenmerken.