Articles Comments

Stan Bentvelsen » Uncategorized »

Higgs or no Higgs at the LHC

 (verslag van een projectruimte bij FOM)

Ten tijde van de start van deze projectruimte was de LHC nog niet van start. Inmiddels heeft de versneller een zeer succesvol jaar achter de rug, waarbij ATLAS een grote hoeveelheid botsingen heeft geregistreerd. Afgelopen december werd een eerste ‘hint’ van het bestaan van het Higgs deeltje bekend gemaakt. Hoewel daarmee de ontdekking  van het Higgs deeltje slechts een kwestie van tijd lijkt, maakt het de studie van deze projectruimte, Higgs of geen Higgs, niet overbodig.

Het onderwerp van de projectruimte is de studie en analyse van botsingen tussen W-bosonen bij hoge energie. Dit is een zeldzaam proces waarbij virtuele quarks in beide protonen een W-boson afstralen die vervolgens met elkaar een harde interactie aangaan. Dit proces wordt beschreven in het Standaard Model door diagrammen waarbij drie- (triple-couplings) of vier- (quartic-couplings) bosonen bij elkaar komen, en deze zijn een direct gevolg van de niet-Abelse symmetrie-groep structuur van het model.

Ook het Higgs deeltje speelt een rol in de beschrijving van dit proces. Het fascinerende hier is de mogelijkheid dat het Higgs niet bestaat: in dat geval tonen berekeningen aan dat de botsingskans, een meetbare grootheid, bij zeer hoge botsingsenergie van W-bosonen de unitariteit schendt. Grofweg betekent dit dat de botsingskans tussen W-bosonen bij voldoende energie groter dan één wordt; een intrinsieke onmogelijkheid. De LHC is in staat om deze energie te leveren – en daarmee dit proces te bestuderen.

Het Higgs deeltje redt de berekening en schermt de botsingskans op een manier dat de theorie zinnige antwoorden oplevert. Dit is dé motivatie voor de introductie van het Higgs deeltje in het Standaard Model.

In dit projectruimte is gekozen voor een experimentele en een fenomenologische benadering van botsingen tussen W-bosonen. Experimenteel is gekeken naar het verval van twee uitgaande W-bosonen, die in de ATLAS detector een muon spoor en “missende energie” opleveren. Deze studies zijn ook gebruikt voor de speurtocht naar het Higgs deeltje zelf en hebben bijgedragen aan de resultaten van afgelopen december.

Anderzijds is een computer programma geschreven (CAMGEN), dat de botsingen tussen W-bosonen kan simuleren. Daarbij is het programma flexibel genoeg om meetbare voorspellingen van alle scenario’s, inclusief die waarbij alternatieven voor het Higgs deeltje worden geïntroduceerd, te produceren. Met CAMGEN hebben we een fantastische ‘toolbox’ in onze handen om deze mogelijkheden na te gaan. Ook als het Higgs deeltje bestaat kan CAMGEN ons vertellen hoe deze botsingen er precies uitzien in ATLAS, en kunnen we processen in het hart van het Standaard Model experimenteel verifiëren.

Filed under: Uncategorized · Tags:

Geef een reactie