Zerfällt Higgs-Teilchen in Quarks?
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Freiburg astronews.com
17. August 2017
Die Entdeckung des lange gesuchten Higgs-Teilchens mithilfe
des Beschleunigers Large Hadron Collider am Forschungszentrum CERN in
Genf stellt einen Meilenstein in der Geschichte der Teilchenphysik dar. Seit
damals versuchen Forscher mehr über dieses Teilchen zu erfahren. Nun könnten sie
erstmals den Zerfall eines Higgs-Teilchens in Quarks beobachtet haben.

Die Abbildung zeigt ein Ereignis, bei dem es
sich um den gesuchten Zerfall eines Higgs-Teilchens
in Quarks handeln könnte.
Bild: ATLAS-Kollaboration [Großansicht] |
Die Freiburger Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Karl Jakobs und Dr. Christian
Weiser hat als Teil der ATLAS-Kollaboration dazu beigetragen, starke Hinweise
dafür zu finden, dass das Higgs-Teilchen unter anderem in Quarks zerfällt. Die
Forscherinnen und Forscher haben Datensätze analysiert, die in den Jahren 2015
und 2016 mit dem ATLAS-Detektor am weltweit größten Teilchenbeschleuniger, dem
Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Forschungszentrum für
Elementarteilchenphysik CERN in Genf/Schweiz, aufgezeichnet wurden.
"Die starken Hinweise, dass das Higgs-Teilchen, wie von der Theorie
vorhergesagt, auch in Quarks zerfällt, fügt dem Wissen über dieses Teilchen
einen weiteren wichtigen Baustein hinzu", sagt Weiser, der diese Aktivitäten in
Freiburg leitet. "Ziel ist nun, die Existenz dieses Zerfalls zweifelsfrei
nachzuweisen und auf dieser Grundlage die Eigenschaften des Higgs-Teilchens
genauer zu messen."
Die Vermessung des Zerfalls ist den Forschern zufolge enorm wichtig, um die
kurze Lebensdauer des Higgs-Teilchens zu erklären. Messbare Abweichungen von den
Vorhersagen der Standardtheorie könnten auf so genannte neue Physik – jenseits
des Standardmodells – hindeuten. Die Entdeckung des Higgs-Teilchens durch die
Experimente ATLAS und CMS am LHC-Beschleuniger am CERN im Jahr 2012 stellte
einen Meilenstein der Physik dar, war die Existenz dieses Teilchens doch bereits
nahezu 50 Jahre zuvor vorhergesagt worden. Es ist ein äußerst kurzlebiges
Teilchen, das nahezu sofort nach seiner Produktion in andere Teilchen zerfällt.
Die Häufigkeit, mit der diese Zerfälle in verschiedene Teilchen auftreten,
kann im Rahmen der zu Grunde liegenden Theorie berechnet werden. Bisher haben
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Zerfälle in andere Teilchen – so
genannte W- und Z-Bosonen, Photonen und Tau-Leptonen – zweifelsfrei
nachgewiesen. Den Zerfall des Higgs-Teilchens in ein Paar von b-Quarks, der mit
einer Wahrscheinlichkeit von fast 60 Prozent am häufigsten auftreten sollte,
konnten sie bisher jedoch nicht beobachten.
Dies liegt daran, dass es eine Vielzahl anderer Prozesse gibt, die von
Zerfällen des Higgs-Teilchens in b-Quarks nur schwierig zu unterscheiden sind
und mit einer ungleich höheren Rate auftreten. Nun jedoch sind starke Hinweise
gefunden: Die Wahrscheinlichkeit, dass das beobachtete Signal ausschließlich von
anderen Prozessen vorgetäuscht wird, beträgt lediglich 0,018 Prozent.
Die Präsentation dieses Ergebnisses war einer der Höhepunkte der Konferenz
der Europäischen Physikalischen Gesellschaft (EPS), die im Juli in Venedig
stattfand.
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