Hoe komt het Higgs scalar boson aan zijn massa ?

[flappelap]

2 Ik snap niet wat je bedoelt.

Regor verwijst naar de bekende metafoor van een object dat door stroop beweegt, om te illustreren hoe het Higgsveld massa aan elektronen toekent. Die vergelijking is echter niet perfect.

Nee geen enkele metafoor is perfect.

John Ellis gebruikte de ski-analogie, zoals hier:

https://videos.cern.ch/record/1458922

[Regor]

Er is geen enkel bewijs dat het Higgs veld aanwezig is in het volledige universum, noch dat de "sterkte" overal constant is.
Men vermoed het bestaan van meerdere Higgs deeltjes .. waarbij men desgevallend het Higgs mechanisme zal moeten herzien en uitvlooien als de hedendaagse conclusies / interpretaties daaromtrent nog valabel / geldig blijven.

[wnvl1]

Er is geen enkel bewijs dat het Higgs veld aanwezig is in het volledige universum, noch dat de "sterkte" overal constant is.

Dat geldt voor alle kwantum velden. Je weet ook niet zeker dat het electronveld overal hetzelfde is en overal aanwezig is in het hele universum.

[vijv]

@vijv,

Zoals soms nogal gebeurt, bij en na het lezen van de bijgevoegde link.

https://www.nikhef.nl/news/atlas-experi ... ggs-boson/

De “scheurtjes” waarnaar (o.a. Wolffs) wordt verwezen, slaan niet op een falen van het Higgs‑boson zelf, maar op spanningen en lacunes van het Standaardmodel als geheel en die ook door het Higgs mechanisme niet worden opgelost of verklaard:

• De massa veroorzaakt door Higgs is erg klein dit vereist een grote quantumcorrecties in de veldentheorie.
• het standaard model bevat een 25-tal vrije parameters. vanwaar komen die?
• Het standaard model verklaard geen donkere energie, waar experimentele gegevens duiden op het bestaan ervan.
• het standaard model verklaard niet de massa van neutrino's
• Het standaard model verklaard niet waarom er meer materie als antimaterie is.

Het Higgs mechanisme heeft geleid tot een Nobelprijs. Deze prijs wordt niet lichtzinnig toegekend en vereist experimentele bewijzen van voorspellingen van een theorie.

Gaat deze theorie de tand des tijds doorstaan? Waarschijnlijk niet, maar dat geld voor alle huidige theoriën. Wat wel zeker is, is dat een nieuwe theorie in zijn limieten de huidige theorieën zal moeten voortbrengen. Net zoals ART bij lage massa en snelheid de Newtontheorie voortbrengt.

[flappelap]

Er is geen enkel bewijs dat het Higgs veld aanwezig is in het volledige universum, noch dat de "sterkte" overal constant is.

Wat voor "bewijs" verwacht je dan, en hoe zou je dat verkrijgen met experimenten?

[Regor]

@Flappelap,

De metafoor met de sneeuw, zoals alle metaforen ivm Higgs die massa geeft ....gebruiken "snelheid / beweging" in hun redenering.
Is het dan zo dat eender welk deeltje maar massa kan hebben zonder door het geit dat het beweegt door het Higgs veld ?
.........................
Zeer interessante vraag ...... aan de hyper deskundige wetenschappers om dat uit te vlooien.
Het is nog steeds maar een "losstaande theorie"

@wnvl1,

Ok, maar bij het Higgs veld stelt men toch dat het in het hele universum aanwezig is en constant in waarde.
Hoe komt men aan die stellige overtuiging ?
Als dat niet een zelfde waarde heeft heeft een electron niet overal dezelfde massa.
Maar men mag / kan toch de omgekeerde redenering niet toepassen ... electronen hebben overal dezelfde massa ... dus !
Men hoeft dat eerst te bewijzen....... tenzij men het aanneemt als een postulaat natuurlijk.

@vijv,

U schreef:
"Het Higgs mechanisme heeft geleid tot een Nobelprijs. Deze prijs wordt niet lichtzinnig toegekend en vereist experimentele bewijzen van voorspellingen van een theorie."

Ok, dat er een nieuw deeltje bewezen werd, geen probleem,....maar het Higgs mechanisme moet nog bewezen worden.
Wat als men meerdere soorten Higgs deeltjes detecteer / vind.?
Het snel vervallen in twee fotonen of in een W en een Z boson roept bij mij twijfels op.

U schreef,

Gaat deze theorie de tand des tijds doorstaan? Waarschijnlijk niet, maar dat geld voor alle huidige theoriën. een nieuwe theorie in zijn ........
Ok, maar ze zou ook theoretisch volledig verkeerd kunnen zijn en moeten afgevoerd worden.

[flappelap]

@Flappelap,

De metafoor met de sneeuw, zoals alle metaforen ivm Higgs die massa geeft ....gebruiken "snelheid / beweging" in hun redenering.
Is het dan zo dat eender welk deeltje maar massa kan hebben zonder door het geit dat het beweegt door het Higgs veld

Ja, de massaterm komt vanwege een interactie ("koppeling") met het higgsveld, niet door beweging. Daar schiet de analogie tekort.

[flappelap]

Ok, dat er een nieuw deeltje bewezen werd, geen probleem,....maar het Higgs mechanisme moet nog bewezen worden.

Geldt dat ook voor b.v. de spontane symmetriebreking die het Meissner-effect verklaart?

Nogmaals: wat bedoel je exact met "bewijzen"?

[Regor]

@Flappelap,

U schreef:
"Ja, de massaterm komt vanwege een interactie ("koppeling") met het higgs veld, niet door beweging. "
Waarom kan de maasaterm niet komen door beweging in het Higgs veld .... ;alle elementaire deeltjes bewegen toch .....; of niet ?
............................
Bewijzen is voor mij aantonen dat het te verklaren fenomeen in de werkelijkheid beantwoord aan de opgebouwde theorie.

[Regor]

@Flappelap,

U schreef:
"Geldt dat ook voor b.v. de spontane symmetriebreking die het Meissner-effect verklaart?"
Geen idee.

[Regor]

Als het Higgs mechanisme de oorzaak is dat elementaire deeltjes massa' hebben ...... ok, wat geeft dan aan een deeltje zijn "charge" (if any) en zijn spin (if any) ;?

[flappelap]

Waarom kan de maasaterm niet komen door beweging in het Higgs veld .... ;

Eén reden is omdat dit niet Lorentz-invariant is: de rustmassa zou dan van de snelheid afhangen.

Bewijzen is voor mij aantonen dat het te verklaren fenomeen in de werkelijkheid beantwoord aan de opgebouwde theorie.

Dat doet het higgsmechanisme toch?

[flappelap]

Als het Higgs mechanisme de oorzaak is dat elementaire deeltjes massa' hebben ...... ok, wat geeft dan aan een deeltje zijn "charge" (if any) en zijn spin (if any) ;?

Da's een goede vraag: die eigenschappen worden niet dynamisch bepaald in het standaardmodel. Daar is ook geen noodzaak toe, i.t.t. massa.

[Regor]

@Flappelap,

Hoezo geen noodzaak aan ?
U zadelt mij op met een wetenschappelijke rebus.
Is er een wetenschappelijk antwoord voor ?

[wnvl1]

Het verschil tussen lading en massa in QFT komt voort uit hun verschillende wiskundige oorsprong.

Lading ontstaat uit symmetrie-eisen, meer bepaald uit lokale gauge-invariantie. Beschouw een veld \( \psi(x) \) dat onder een lokale \(U(1)\)-transformatie verandert volgens:

\[
\psi(x) \rightarrow e^{i \alpha(x)} \psi(x).
\]

Om de theorie invariant te houden onder deze transformatie moet men een gaugeveld \( A_\mu \) invoeren en de gewone afgeleide vervangen door een covariante afgeleide:

\[
D_\mu = \partial_\mu + i q A_\mu.
\]

De constante \( q \) die hier verschijnt is precies de koppelingsconstante tussen het veld en het gaugeveld en wordt geïdentificeerd met de lading van het deeltje. De lading wordt dus rechtstreeks ingevoerd als parameter die de sterkte van de interactie bepaalt en volgt uit de eis van lokale symmetrie.

Voor de massa ligt dit anders. Een gewone massaterm voor een fermion heeft de vorm:

\[
m \bar{\psi} \psi.
\]

In het Standaardmodel transformeren de linker- en rechtercomponenten van fermionvelden verschillend onder de zwakke interactie. Daardoor is deze massaterm in het algemeen niet invariant onder de gauge-symmetrie. Dit betekent dat men geen expliciete massaterm kan toevoegen zonder de symmetrie te breken.

De oplossing hiervoor is het Higgs-mechanisme. Men introduceert een scalair veld \( \phi \) en een Yukawa-koppeling van de vorm:

\[
y \bar{\psi}_L \phi \psi_R + \text{h.c.}
\]

Wanneer het Higgsveld een niet-nul vacuümverwachtingswaarde krijgt, namelijk:

\[
\langle \phi \rangle = v,
\]

ontstaat er effectief een massaterm voor het fermion. De massa wordt dan gegeven door:

\[
m = y v.
\]

De massa is dus geen fundamenteel ingevoerde parameter zoals de lading, maar ontstaat dynamisch door de interactie met het Higgsveld.