Het Higgs-mechanisme getekend

[Edit 4 juli: een paar onnauwkeurigheden hersteld: veld en deeltje]

Sinds begin vorig jaar wordt er druk gezocht naar het Higgs deeltje. Dat deeltje heeft een bijna mythische status, zoals bijvoorbeeld blijkt uit één van zijn bijnamen. Het “God”-deeltje. Het is wereldnieuws als er sporen worden gevonden. Het is een deeltje dat een belangrijke sluitsteen vormt voor het “standaardmodel”, het model dat theoretische natuurkundigen hebben opgesteld om alle zichtbare materie mee te kunnen beschrijven in termen van elementaire deeltjes. Zonder het Higgs deeltje kunnen ze niet verklaren waarom deeltjes massa kunnen hebben. Maar, hoe werkt dat nu eigenlijk dat deeltjes massa kunnen krijgen door een ander deeltje?

Massa is niets anders dan weerstand bieden tegen verandering van beweging. Als iets stilstaat moet je het een duwtje geven om het te laten bewegen, als iets beweegt is er weer een kracht nodig om het te laten stoppen. Hoe zorgt Higgs dat dat gebeurt?

Er is een hele mooie manier om dat uit te leggen, ooit bedacht om in 1993 de Britse minister van wetenschap uit te leggen wat het Higgs boson is.De metafoor maakt gebuikt van Margaret Tatcher. Ik vertaal hem naar de huidige tijd.

Stel je de ruimte voor bij het hek van het Catshuis waar de regering in overleg is over de bezuinigingen. Enkele tientallen journalisten staan daar te wachten op nieuws. Als ik daar over loop zal ik dat gewoon kunnen doen zonder gehinderd te worden. Als echter Mark Rutter of Geert Wilders langs zou komen zouden alle journalisten om hen hen drommen en kunnen ze zich met moeite voortbewegen. De journalisten representeren het Higgs-veld deeltjes, ik ben een massaloos foton en Rutte en Wilders zijn deeltjes met massa.

In onderstaand filmpje, gemaakt met SimSketch zie je hoe dit werkt. De kleine zwarte bolletjes representeren het  Higgs-veld, Het witte rondje is een deeltje met massa en het golfje is een – massaloos – foton. De bolletjes van het  Higgs-veld drommen om het massadeeltje heen waardoor die moeilijker beweegt, het foton beweegt ongehinderd.

Het SimSketch model kun je gewoon tekenen. Op onderstaand plaatje laat zien hoe het model in elkaar zit. De deeltjes zijn getekend en met stickertjes wordt verteld hoe ze zich moeten gedragen. Higgs deeltjes trekken massa aan en omgekeerd waardoor massadeeltjes  zich moeilijker bewegen.

Zoals bij elke metafoor klopt niet alles. Het massadeeltje krijgt een wiebelige baan, wat in het echt niet gebeurt. En de bolletjes zijn geen Higgs-deeltjes, maar representeren het Higgs-veld. Higgs-deeltjes zijn spontane klonteringen van die bolletjes, b.v. op basis van geruchten. Dat is ook onderdeel van de oorspronkelijke metafoor maar is lastiger te tekenen.  Maar het blijkt een mooie metafoor om het mechanisme te begrijpen.

Een gedachte over “Het Higgs-mechanisme getekend

Geef een reactie