Higgs (orr dat Deilken)

Dat Seuken nao dat Higgs-Boson un dat Herkaomen van dei Masse, Deil 3:
Woran kanns ein Higgs-Boson kennen?

van Klaus Desch, in Platt bröcht van Ludgerd Lüske

An den LHC werd Protonen bi eine Energie ümmer van 7000 GeV (7 TeV) upeinanner jaoget. Protonen sünd aover tausaome sette Deile, dorümme käönt dei nich in Eins för dat Herstellen van neie Deilkes bruket wern. Et sünd mehr dei Einkeldeile van dat Proton, dei Quarks un Gluonen, dei sik in Würklichkeit draopet. Bi dei allermeisten Kollisionen van Quarks un Gluonen werd heel bekannte Prozesse afloopen.

Zentraolcomputer van dei Deilkenseukers :-))

Schull et dat Higgs-Boson gäben, denn kump et blots mangers vör, dat twei Gluonen korttiedig tau ein Higgs-Boson tausaome schmeltet. Dit Wark passeiert bi 10 Milliarden Proton-Proton-Kollisionen blots einmaol. Dat Problem dorbi is nich, dat tau minne Higgs-Bosonen taustanne kömen — man räket woll mit eine Upbauraote van ein bit teihn Higgs-Bosonen in eine Sekunne. Dat Problem is eiher, ein Higgs-Upkaomen ut dei 10 Milliarden Nich-Higgs-Upkaomen ruttaufinnen. Woran kennt man denn ein Higgs-Boson? Higgs-Bosonen fallt meist forts wedder uteinanner (so nao 10^-22 Sekunnen) in bekannte Deile. In dei bi LEP-Experimente upträen Grötte för dei Higgs-Massse giff dat so bi 80% dei schwoaren b-Quarks. Dei b-Quarks an den LHC kann man woll gaut finnen, man dei kaomet uk bi annere Prozesse äöverall vör. So weit man nich, wekke b-Quarks ut dat Higgs-Upkielen stammet.

Besünners söcht werd nao dat gaut tau kennen Higgs-Upkielen, wat aover düütlik minner vörkump. Dat Upkielen van lichte Higgs-Bosonen in ein Poar ut hochenergetischke Photonen bring schiens mehr. Photonen kann man recht gaut bestimmen, un uk ehre Energie un ehre Richtung kann man akkraot mäten. Mit dit Wäten lett sik dei Masse van dat hypothetischke Mauderdeilken uträken. Finnt man ein Äövermaot van sükke Photonenpoare, dei aale up dei glieke Masse van ein Mauderdeilken henwieset, so ist dat ein passen Henwies up dei Produktschion van ein neiet Deilken. Up ähnlike Oart wörd an'n CERN-Driever SppS in dat Joahr 1984 dat Z-Boson bi dat Upkielen in ein Elektron-Positron-Poar funnen. Dummerwiese passeiert so ein Upkielen in ein Photonenpoar blots einmaol bi 1000 Higgs-Upkielen, so dat man lange naug Daoten inhaolen mutt.

Bi dat Forschken up annere Oart söch man nao dat Upkielen van ein Higgs-Boson in ein Poar van Tau-Leptonen. Schull dat Higgs-Boson schwörer as üm 140 GeV/c2 wän, so bring dat Upkielen in ein Poar van Z-Bosonen, dei wedder einkeln in ein Elektronen- of Myon-Poar upkielen käönt, dat passen Kennteiken för dat Finnen van dat Higgs-Deilken.

Higgs-Deilkes kielt binnen van eine weust korte Tied (10^-22 s) up in annere Deilkes. Ein Upkielen kunn dorbie äöver twei Z-Bosonen in veier Leptonen (Elektronen of Myonen) loopen. Up lünke Hand ka'm dat Upkielen in veier Myonen seihn. Up rechte Hand werd dei Computersimulaotschion van so ein Upkielen an'n LHC-Experiment Atlas wieset.
Afännert nao: Welt der Physik/Dirk Rathje (cc 2.0 by-nc-nd)

So drokke schall man dat Higgs-Boson woll nich finnen. Man räket mit eine Tied van tauminnst twei bit drei Joahre tau'n Daotenupnähmen, bit dat nödige Kalibreiern van dei Detektoren up Stäe is un naug Daoten vörliggen daut. Eiers denn kann dat Higgs-Boson funnen of utschlaoten wern.

Annere Ideen?

Schull man dat Higgs-Boson, so as et van dat Standardmodell in siene einfachste Form vörutseggt werd, nich finnen, kunn et aover wän, dat sik dei massegäben Eigenschkup up mehr as ein Higgs-Boson verdeilt. So kunn et liekes eine heele Familje van Higgs-Bosonen gäben. Eine Riege van sükke Vörstellungen wörden för den LHC unnersöcht, mit dei Vörutsicht, dat man tauminnst ein't van disse neien Deilkes finnen kann. Eine hunnertprozentige Garantie dorför giff et bi sükke Modelle nich. As Annaohme wörd biespillswiese ein heelen Köppel van neie Higgs-ähnlike Taustände föddert, eine Vörstellung, dei man woll eiers an einen neien Elektron-Positron-Linearcollider utschluten kunn.

Wenn et nu goarkiene Wiesteiken up Higgs-Bosonen an den LHC gäben schull, hollt wi aover dat baoben anspraoken Problem mit dat Woahrschienlichkeitsinhollen. Nao eine mehrjöhrige Daotenupnaohme ka'm an den LHC uk unnerseuken, wo dei Natuur mit dit Problem fardig werd.

Süß wenn wi kiene recht äövertügen Ideen för eine Higgs-lose (Higgsless) Natuur hebbet, is dit kloar: Dat Streien van elementoare Deilkes bi dei üppsten Energien (>1 TeV) werd us hiertau ein wichtiget Wark anwiesen. So seihn is dat "Finnen" van den flüsch gaohn Higgs-Mechaonismus wisse nich blots ein Schlagg in't Kontor, sünnern uk ein interessantet Wark, wo'm woahrhaft wat Neiet äöver dei Mikrophysik lern kann — uk wenn dei Theorie denn wiss orrig wat naohaolen möß.

Dei Vaoders van dat Higgs-Deilken

Peter Higgs an't LHC-CERN in Genf

Uk wenn dei heele Deilkenphysik-Köppel nao dat Higgs-Deilken seuken deit: Peter Higgs was blots ein'n van dei Schöppers van dei Idee, dei Elementoardeilkes mit Masse versorget.

1964 geef et in den Band 13 van dei Physical Review Letters drei eigene Bidräge tau den Mechaonismus, dei dei Masse van Elementordeilkes verkloaren kann. Aale drei Upsätze harrn verschiedene Ansichten un jedein'n geef einen Bidrag tau dei vulle Idee. Dei Autoren wörn Francois Englert un Robert Brout, Peter Higgs as uk Gerald Guralnik, Carl Hagen un Tom Kibble:

F. Englert and R. Brout: Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons; Phys. Rev. Lett. 13, 321 (1964)
Peter W. Higgs: Broken Symmetries and the Masses of gauge Bosons; Phys. Rev. Lett. 13, 508 (1964)
G. S. Guralnik, C. R. Hagen, T. W. Kibble: Global Conservation Laws an Massless Particles; Phys. Rev. Lett. 13, 5 (1964)

Up eine Konferenz in dat Joahr 1966 föhrde denn Ben Lee för dat Deilken, dat mit den beschräben Mechaonismus verbunnen is, den Naomen "Higgs" in — ein passen Naome, dei sik dörsetten kunn.

Masseneinheiten in dei Deilkenphysik

Dat Elektronenvolt (Einheitsteiken eV) is dei Einheit van dei Energie, dei in dei Atom-, Karn- un Deilkenphysik faoken bruket werd. Ein Elektronenvolt is dei Energie, dei ein Deilken mit dei Laodung 1 e (Elementoarlaodung) krigg, wenn et dör eine Spannung van 1 V löpp. 1 eV is 1,602176462 · 10^-19 Joule.

In dei Deilkenphysik werd dei Ruhemasse van Elementoardeilkes un uk dei Energie, worup dei in Drievers bröcht werd, in (Välfache van) Elektronenvolt angäben. Ümmeräken deit man dat nao dei Formel:

E = mc²

wo E för dei Energie, m för dei Masse un c för dei Vakuumlechtgeschwinnigkeit steiht.

Dornao is 1 eV/c² so üm 1,8·10^-36 kg un 1 GeV (Gigaelektronenvolt) bold dei Ruheenergie van ein Proton (nauer: 0,938 GeV). Dei Planck-Masse van 10¹⁹ GeV/c² is bold dei Masse van 10¹⁹ Protonen — in use makroskopischke Welt sünd dat man blots lüttke 18 µg!

So'n Utslag an'n LHC kann mennig Uursaken hebben!