Waarom is het Higgs boson zo zwaar?

[svdwal]

Het Higgs boson is misschien, eventueel, waarschijnlijk, gevonden. En het Higgs boson is belangrijk omdat het binnen het Standaard model ervoor zorgt dat deeltjes massa hebben.

Het duurde zolang tot het Higgs boson werd gevonden omdat het heel zwaar (voor een subatomair deeltje) is en je daarom heel veel energie nodig hebt om het te creeën in een deeltjesversneller.

De vraag is nu waarom het Higgs boson zo zwaar is. Als het andere deeltjes massa geeft dan zou je denken dat het veel lichter zou moeten zijn, want van een zwaar deeltje een licht deeltje maken lijkt mij nogal moeilijk. Atomen zijn ook iets zwaarder dan de som van de massa's van de samenstellende protonen, neutronen en electronen.

[skyfan]

Heb je de uitleg van Robbert Dijkgraaf in P&W gisteravond gehoord? Hij vergelijkt het Higgsveld met een zwembad. Je zwemt er in en je ziet het water niet maar je voelt wel weerstand, en dat is dan de massa, oftewel de zwaartekracht die je ervaart. En dat Higgsveld vult het hele heelal, het is dus overal, ook in elk atoom en elk lichaam.
Ik zou me op die manier ook kunnen voorstellen dat een supernova explosie zwaartekrachtgolven geeft, weer analoog aan dat zwembad. Als je s'winters een klap op de ijsvloer van je vijver geeft gaan de kikkers ook dood doordat de klap zich door het water voortplant. Ik vraag me zelfs af of "massa" dan wel bestaat, of dat dat alleen maar iets is wat we ervaren door de aanwezigheid van dat Higgsveld. En dan kun je eigenlijk ook niet van "zwaarder" spreken bij dat Higgsdeeltje. Enfin ik ben geen natuurkundige, dus ik weet ook niet of ik nu onzin aan het verkopen ben.
Dijkgraaf zei trouwens nog iets interessants, nl. dat ook met het Higgsdeeltje erbij nog maar 4% van de "massa" (wat dat dan ook wezen mag) van het heelal verklaard is. De donkere massa blijft nog steeds te verklaren.

[svdwal]

Die analogie ken ik, maar ze verklaart niet waarom het Higgsdeeltje zelf zo zwaar is. In de analogie, in plaats van water zwem je in appelstroop, zou je denken dat de analogie is.

Maar de zwaartekracht is heel zwak tov de andere krachten, er wordt dus wel aan je getrokken maar niet heel veel. Haast helemaal niet. Door deeltjes die wel heel veel energie kosten om gemaakt te worden, en dus heel zwaar zijn.

[Slartibartfast]

4% van de "massa"

Klopt. 22% van de massa is 'donkere materie' en 74% is 'donkere energie' en dat kunnen we dus (nog) niet waarnemen.

[Eelco]

Het Higgs boson is niet zo heel zwaar (als die 125 GeV daadwerkelijk blijkt te kloppen na nog wat jaartjes meten): het W en Z boson komen aardig in de buurt, met 80 en 91 GeV.
Deze bosonen zijn interactiedeeltjes, en daarom vaak massiever dan de deeltjes waartussen ze interacteren. Bedenk vooral dat 'massa' hier voor energie staat.

Maar bedenk ook dat bv. de top quark een 'massa' van zo'n 173 GeV heeft, 'zwaarder' dus dan de 125 GeV die nu misschien gemeten is.

[svdwal]

Is er een verband dan tussen de massa van een interactie-deeltje en de sterkte van de kracht? Hoe moeilijker het deeltje te maken is, hoe zwakker de wisselwerking?

[Eelco]

De 'actieradius' van de interactiedeeltjes hangt inderdaad van hun massa af (voor massaloze bosonen zoals het foton is dit heel ver). Ik vind zelf de benamingen 'zwak' en 'sterk' altijd wat verwarrend.

[svdwal]

De actie-radius van een Higgs boson is toch even groot als dat van een foton?

Of is de zwaartekracht een afgeleid effect, deeltjes krijgen eerst lokaal massa, die massa zorgt voor een deuk in de tijdruimte en die deuken trekken elkaar aan?

[tomkooij]

Massa is niet zwaartekracht.

De actieradius van een deeltje van 125 GeV is heel klein. Als het deeltje gevormd moet worden uit "niets" dan kan volgens het onzekerheidsbeginsel de tijd dat het deeltje "bestaat" maar heel klein zijn. Omdat het product van energie en tijdsduur een bepaald maximum heeft; Veel energie kun je dus maar heel kort "lenen" uit het niets.

De zwakke kernkracht (W, Z bosonen met massa's onder de 100 GeV) werkt alleen op atomaire schaal. Higgsboson dus nog korter.

Als er krachtdeeltjes van de zwaartekracht zijn (gravitonen) dan moeten ze massaloos zijn omdat de zwaartekracht over zeer grote afstand werkt.

[sixela]

Heb je de uitleg van Robbert Dijkgraaf in P&W gisteravond gehoord? Hij vergelijkt het Higgsveld met een zwembad. Je zwemt er in en je ziet het water niet maar je voelt wel weerstand, en dat is dan de massa, oftewel de zwaartekracht die je ervaart.

Een kleine kanttekening: als we het in het standaardmodel hebben over een "massa" dan hebben we het niet rechtstreeks over de zwaartekracht (want die zit niet mee in het standaardmodel!) maar de inertiële massa (m.a.w. de "m" in de Newtoniaanse tweede wet F=ma). Met andere woorden, de massa die uitlegt dat je aan de deeltjes met massa energie moet leveren om ze te versnellen.

'Toevallig' (enfin, misschien niet echt, maar dat weten we pas als er een geunificeerde theorie wordt ontwikkeld mét zwaartekracht in hetzelfde model) blijkt die massa voor niet virtuele deeltjes (en klassieke systemen die eruit gebouwd worden) ook bruikbaar te zijn in de wet van Newton over zwaartekracht en bij extensie de generale relativiteit, maar dat is iets heel anders.