Hoe komt het Higgs scalar boson aan zijn massa ?

[vijv]

Wiskunde an sich mag in het laatste middelbaar bij een sterk wiskundige richting geen probleem zijn. Maar ik heb in het middelbaar nooit het Lagrange formalisme gezien. En zoals je zelf aanhaalt is het HIggs mechanisme maar te begrijpen als je een basisnotie hebt van QFT.

[OOOVincentOOO]

Om iets didactisch goed uit te leggen is een vak apart. Zo dient men stof uit te leggen dat het principe begrepen word. En natuurlijk rekening houden wat men weet aan voorkennis. En eventueel kort de voorkennis samen te vatten als inleiding.

Verteld men te veel onnodige details dan gaat de motivatie en essentie verloren (bijvoorbeeld te veel woorden zonder uitleg of complexe formules zonder context). Te weinig verteld raken de mogelijke toehoorders verveeld.

\(V(\phi) = \mu^2 \phi^\dagger \phi + \lambda (\phi^\dagger \phi)^2\)

Waarom schrijf/kies je deze formule zo ingewikkeld? Als ik chargpt hetvolgende vraag:

Natuurkunde vraag: "Hoe komt het Higgs scalar boson aan zijn massa ?" Leg dit uit in drie niveaus van moeilijkheid

Dan geeft hij bij niveau 3 de volgende notatie:

\(V(\phi) = \mu^2 \phi^2+ \lambda \phi^4\)

Met zulke details dient men dan ook rekening te houden. Ik begrijp de formule niet maar de laatste versie ziet beter verteerbaar uit. Deze formule is al erg diepgaand om deze te gebruiken, welke veel andere kennis benodigd. Dus krijgt men niet te veel vragen zodat men de gehele context en essentie verliest. Gevaar te veel details: 90% procent van de tijd proberen uit te leggen wat de formule/details is aan 2/20 mensen en de tijd gaat verloren de essentie uit te leggen.

Men dient een goede balans te hebben het niet onnodig ingewikkeld te maken. Ook opletten hoeveel en welke informatie men geeft: motiveren of mensen demotiveren (wat nog erger is, een potentieel talent welke afhaakt door slechte uitleg).

Ook didactisch er rekening mee houden dat iedereen op een andere manier leert. Dus de methode hoe jij/ik denken te leren hoeft niet gelijk te zijn voor iedereen.

Om iemand geïnteresseerd te maken zelf dingen uit te zoeken. Didactisch kan men ook er voor te kiezen te zeggen: "wil je weten wat de mexican hat is?" dat is een vergelijking die zo uitziet zoek hier en hier verder (link...). Je kunt er niet van uitgaan dat men weet wat een mexican hat is en kan tot speculatie leiden zonder uitleg.

[Regor]

Geen enkele uitleg is volledig waar .. en zelfs deze niet !

[Regor]

Vandaar dat ik (vroeger meer dan nu) vraag naar de essentie.
Maar men moet iets zeeeeer goed begrijpen voor me het eenvoudig / begrijpbaar kan uitleggen / overbrengen.

[Regor]

@Vincent,

Misschien zou een topic over "Didactiek" nuttig zijn ...... maar ik voel mijzelf niet geroepen!
Iets voor U ?

[vijv]

Vandaar dat ik (vroeger meer dan nu) vraag naar de essentie.
Maar men moet iets zeeeeer goed begrijpen voor me het eenvoudig / begrijpbaar kan uitleggen / overbrengen.

Klopt, maar sommige dingen zijn niet eenvoudig uit te leggen zonder de essentie te verliezen. Bij vereenvoudiging voor het uitleggen van wiskundige theorieën moet je je bedienen van metaforen. Deze hebben wel het nadeel dat ze niet de gehele nuance kunnen vatten.

[Regor]

@vijv,

Mee eens, en wat velen, ook ik, voor een blokkade stel is dat de voorkennis om complexe / moeilijke zaken te begrijpen op zijn zachts geschreven "zeer omvangrijk" en diepgaand moet zijn.
De deskundigen kunnen onmogelijk boeken vol voorkennis posten .... opdat men uiteindelijk het complexe zou kunnen begrijpen.

Maar toch slagen zij er (meestal) in om (al is het maar intuitief) de essentie te laten aanvoelen / begrijpen / aanvaarden ....... wat voor mij en wellicht anderen ook, hopelijk voldoende is

Alle begrip voor de deskundigen, chapeau !

[wnvl1]

Dat is ook een mooie tekst op weer een iets ander niveau. Helemaal zonder wiskunde. Iets van wiskunde moet wel kunnen voor begaafde leerlingen lijkt mij. Ik heb vroeger zelf een richting gevolgd in het middelbaar met zo goed als geen wetenschappen, wel wiskunde. Ik heb op zich wat mezelf betreft weinig ervaring met fysica gekoppeld aan een beperkte wiskunde-kennis. Ten tijde van de Nobelprijs voor Englert, stonden in België de kranten vol van het Higgs veld en de Mexicaanse hoed. Ik kende toen wel al fysica, maar had mezelf toen nog niet verdiept in QFT. Er was toen ook nog geen AI. Voor mij was de uitleg die toen verscheen in de kranten helemaal niet duidelijk en riep tal van vragen op. Ik heb er wel heel lang over gedaan om gestart te kunnen raken met de basisbeginselen van QFT.

Englert is vorige week overleden staat vandaag in de krant.

[Regor]

Weer / ook van Joodse afkomst !
Een superieur ras blijkbaar.

[wnvl1]

Ik vraag me wel af hoe we de wetenschappelijke verdienste van Brout, Englert en Higgs moeten inschatten ten opzichte van andere grote theoretische fysici, zoals Weinberg, 't Hooft, Salam, Glashow, Gell-Mann, Wilson, Wilczek, ...

Wordt hun ontdekking van het Brout–Englert–Higgs-mechanisme beschouwd als een doorbraak van hetzelfde historische niveau? Ik hoorde Englert in interviews zeggen dat wat ze gevonden hadden eigenlijk niet zo moeilijk was.

[Regor]

@wnvl1,

Bij mij is nog altijd de vraag ....... als het wel correct is ! ..... stel je voor, mag ik even ? .. vrije meningsuiting !

[wnvl1]

Ik denk dat het Higgsmechanisme, zoals beschreven binnen de QFT, een heel bescheiden theorie is. Het beweert niet dat het een definitieve beschrijving van de natuur is. Het stelt alleen dat het binnen een bepaald energiegebied en binnen zijn geldigheidsdomein de experimentele waarnemingen uiterst nauwkeurig beschrijft en voorspelt. Dat doet het ook: alle metingen tot nu toe zijn ermee in overeenstemming. Of het Higgsmechanisme ook bij veel hogere energieën of als onderdeel van een nog fundamentelere theorie volledig correct blijft, weten we niet. Het is goed mogelijk dat het uiteindelijk slechts een benadering is van een diepere werkelijkheid.

[Regor]

@wnvl1,

Dat klinkt al veel beter !

[Regor]

Waar ik het moeilijk mee heb ivb met Higgs :

1. Als er meerdere Higgs deeltjes zouden zijn / gedetecteerd worden ....... bestaat HET Higgs deeltje logischerwijze niet !
2. Als er een elementaire "lading" bestaat (stabiel in de tijd) ....... moet er een elementair massadeeltje bestaan (stabiel in de tijd).
3. Niet te benoemen beweringen .. uit respect voor Englert.

[wnvl1]

1. Taalkundig en conceptueel heb je een punt: als er meerdere varianten worden ontdekt, verliest het lidwoord "het" zijn unieke betekenis.Het Standaardmodel voorspelt exact één uniek, neutraal, scalair (Spin = 0) Higgsdeeltje. Als we strikt binnen dit model blijven, is er maar één. Veel uitbreidingen van het Standaardmodel (zoals het Two-Higgs-Doublet Model) voorspellen dat er ten minste vijf verschillende Higgsdeeltjes moeten bestaan (drie neutrale en twee geladen). Als we morgen een tweede Higgsdeeltje vinden, bestaat "het" Higgsdeeltje van het minimale Standaardmodel inderdaad niet zoals we dachten. In plaats daarvan hebben we dan een rijker, complexer mechanisme ontdekt waarvan het in 2012 gevonden deeltje slechts de eerste zichtbare component was.

2. Als er een elementaire elektrische lading bestaat die stabiel is in de tijd, betekent dat niet automatisch dat er ook een elementair massadeeltje moet bestaan dat stabiel is in de tijd. In het Standaardmodel hebben lading en massa namelijk een verschillende betekenis.

Elektrische lading is een fundamentele eigenschap van een deeltje of een kwantumveld. Een elektron heeft bijvoorbeeld altijd dezelfde elektrische lading, maar die lading wordt niet veroorzaakt door een apart "ladingsdeeltje". Ze is gewoon een intrinsieke eigenschap van het elektron.

Ook massa is een fundamentele eigenschap van elementaire deeltjes, maar volgens het Standaardmodel ontstaat die massa doordat de deeltjes interageren met het Higgsveld. Daarvoor is geen afzonderlijk stabiel "massadeeltje" nodig. Het Higgsboson is geen massadeeltje dat massa bevat of overdraagt. Het is een kortlevende trilling van het Higgsveld die onder bijzondere omstandigheden kan worden geproduceerd, bijvoorbeeld bij botsingen in de CERN.

De huidige theorie vereist geen afzonderlijk massadeeltje. Ze beschouwt massa als een eigenschap die voortkomt uit de interactie tussen elementaire deeltjes en het Higgsveld. Dat betekent niet dat jouw hypothese onmogelijk is, maar wel dat er op dit moment geen experimentele aanwijzingen of theoretische noodzaak voor bestaan. Als in de toekomst nieuwe experimenten zouden aantonen dat massa een nog fundamentelere oorsprong heeft, dan zou het Standaardmodel mogelijk moeten worden uitgebreid of vervangen.

3. Of het Brout-Englert-Higgs-mechanisme nu de volledige waarheid is, of slechts een effectieve veldentheorie die een diepere, nog onbekende realiteit op een specifieke energieschaal samenvat, hun werk blijft een intellectuele prestatie. De geschiedenis van de fysica leert ons dat zelfs wanneer theorieën worden uitgebreid of gecorrigeerd, de fundamentele inzichten van de pioniers overeind blijven staan als onmisbare bouwstenen. Er wordt ook nog altijd lof betuigd aan Newton, ook al klopt zijn theorie niet helemaal.