PGO Leidraad – `Het Higgsdeeltje`

PGO-LEIDRAAD ANW – V4A
Module
Groepsleden
Artikel (titel)
Module 3
Voorzitter: Carlijn van Herpt
Notulist: Vivian Allis
Internetartikel van kennislink
Onderwerp: ‘Biosfeer’
Overige:
Bibi van Eijk
Het Higgs-deeltje
1. Verhelder onduidelijke termen en begrippen.


Interactie: wederzijdse werking op elkaar.
Jargon: woorden die alleen binnen een bepaald vakgebied gebruikt worden.
2. Definieer het centrale probleem / vraag van het artikel.
Waar zorgt het Higgs-deeltje voor en waarom is het zo belangrijk?
3. Analyseer het artikel / de rode draad.
In één zin: het Higgsdeeltje helpt verklaren hoe andere deeltjes hun massa krijgen. Het
Higgsmechanisme zegt dat er een energieveld bestaat, het Higgsveld, dat zich over het hele
universum uitstrekt. Voor ons onzichtbaar, maar voelbaar voor elementaire deeltje s. Dat ze naar dit
Higgsdeeltje zoeken bij CERN is dus in feite omdat het aantonen ervan bewijst dat er zoiets als een
Higgsveld bestaat. En dus dat het idee van natuurkundigen over hoe deeltjes aan hun massa komen
klopt.
Het Higgsdeeltje is vernoemd naar de Schotse natuurkundige Peter Higgs, die in 1964 een
beschrijving gaf van wat we nu het Higgsmechanisme noemen. Maar zoals bij zoveel
wetenschappelijke ontdekkingen was hij niet de enige die een rol speelde. Dat tegenwoordig alleen
nog de naam van Higgs aan het deeltje verbonden wordt is te danken aan de Koreaanse
natuurkundige Ben Lee die eind jaren zestig sprak van een ‘Higgsdeeltje’.
Het belang van het Higgsdeeltje voert in feite terug tot die ene belangrijke vraag: waar is de wereld
om ons heen uit opgebouwd? Even in het kort: de deeltjes die de materie vormen, kun je in twee
categorieën onderverdelen: quarks en leptonen, elk in zesvoud. Daarnaast zijn er ook deeltjes die de
fundamentele natuurkrachten overbrengen, bosonen genoemd. Dat maakt bij elkaar 36 elementaire
deeltjes en 3 natuurkrachten. Dan missen we er nog één: inderdaad, het Higgsdeeltje. Met de vondst
van het Higgsdeeltje zou het Standaardmodel zoals we het nu kennen compleet zijn. Onder
natuurkundigen heerst dan ook wel eens de hoop dat het Higgsdeeltje niet exact is als het
Standaardmodel voorspelt – in jargon: een Standaardmodel-Higgs – maar onverwachte, exotischere
eigenschappen heeft die de deur openen naar een eventuele uitbreiding van het Standaardmodel.
Higgsdeeltjes ontstaan niet zomaar. Om het bestaan ervan aan te tonen moet je ze zelf maken. In de
LHC worden protonen tot bijna de lichtsnelheid versneld en op elkaar gebotst. De energie die hierbij
vrijkomt is zo enorm dat allerlei nieuwe deeltjes, waaronder het Higgsdeeltje, gevormd kunnen
worden. De nieuwe deeltjes die gevormd worden, ook een eventueel Higgsdeeltje, zullen echter zeer
snel vervallen naar andere, stabielere deeltjes. De enorme detectoren die staan opgesteld langs de
ring, in het geval van de Higgs-zoektocht zijn dat de detectoren ATLAS en CMS, vangen de
brokstukken op van de botsingen. Hoe weet je zeker dat daar een Higgsdeeltje is gevormd en niet
toevallig iets anders? Door het experiment maar vaak genoeg te herhalen totdat het patroon
zichtbaar wordt.
Het Higgsdeeltje is nog niet gevonden maar er valt wel te spreken over een ‘Higgsachtig’ deeltje. Nu
is het dus zaak om alle eigenschappen van dit nieuwe deeltje zo goed mogelijk in beeld te brengen.
Het kan nog jaren duren voordat duidelijk is over wat voor deeltje we het hebben. De vondst van dit
Higgsachtige deeltje is dus niet zozeer het einde van een zoektocht, maar eerder het begin van een
nieuwe.
4. Orden de ideeën uit de analyse van het probleem.





Wat is het Higgsdeeltje?
Waarom heet het deeltje zo?
Wat maakt dit deeltje zo belangrijk?
Hoe kun je het Higgsdeeltje aantonen?
Klopt het dat het deeltje nu is gevonden?
5. Formuleer leerdoelen.
1. Waarom moet het ‘zoeken’ naar het Higgsdeeltje ondergronds gebeuren?
2. In het artikel staat dat er misschien wel meer Higgsdeeltjes zijn, hoe kan dit?
3. Komen er nog nieuwe deeltjesversnellers na de LHC?
PROCESCONTROLE (punten,datum)
DOCENT
________________
6. Beantwoord je leerdoelen.
1. De technologische eisen aan de nauwkeurigheid en de veiligheid van de apparatuur tijdens
de experimenten zijn zeer hoog: de supergeleidende magneten bevatten als ze in werking
zijn een grote hoeveelheid energie, evenals de bundel van de versnelde deeltjes geplaatst. Zo
moet alles tot op de millimeter goed staan en heb je boven de grond natuurlijk veel kans dat
zoiets fout gaat. Verder zal het ook voor veel geluidsoverlast zorgen.
2. Deze vraag wordt beantwoord in het artikel ‘Huh, twee Higgsdeeltjes?’
3. De LHC is voorlopig de krachtigste versneller, maar er liggen nog zwaardere en krachtiger
machines op de tekentafel, zoals de ILC (International Linear Collider), waarvan de bouw
ergens tussen 2015 en 2020 van start moet gaan.
7. Schrijf een korte samenvatting van de ‘oplossing’ van dit probleem.
In één zin: het Higgsdeeltje helpt verklaren hoe andere deeltjes hun massa krijgen. Zonder massa
zouden we niet bestaan. Dan zou alles met de lichtsnelheid kriskras door elkaar vliegen, zonder dat
er eens iets ‘stabiels’ overblijft. De oplossing van natuurkundigen is iets wat we het
Higgsmechanisme noemen. Dit zegt dat er een energieveld bestaat, het Higgsveld, dat zich over het
hele universum uitstrekt. Voor ons onzichtbaar, maar voelbaar voor elementaire deeltjes. Dit veld
werkt als een soort enorme strooppot: deeltjes worden erdoor afgeremd. En iets dat moeilijker
vooruitkomt is in feite zwaarder.
Ook de theorie van het Higgsveld en het bijbehorende deeltje vallen onder het Standaardmodel, als
de verklaring voor de massa van de elementaire deeltjes. Alle elementaire deeltjes van het
Standaardmodel zijn inmiddels in experimenten aangetoond, behalve het Higgsdeeltje. Vandaar dat
het Higgsdeeltje wel eens het ontbrekende puzzelstukje wordt genoemd. Met de vondst van het
Higgsdeeltje zou het Standaardmodel zoals we het nu kennen compleet zijn.
PROCESCONTROLE (punten,datum)
DOCENT
________________