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TEILCHENPHYSIK
Suche nach einer Neuen Physik
Redaktion / Pressemitteilung des Karlsruher Instituts für Technologie
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27. November 2018

Im Jahr 2012 wurde mit dem Nachweis des Higgs-Bosons das Standardmodell der Teilchenphysik vervollständigt. Doch auf wenn sich damit sehr viele Phänomene erklären lassen, gibt es doch Beobachtungen, die nicht zum Standardmodell passen. In einem neuen überregionalen Sonderforschungsbereich soll nun nach einer Neuen Physik gesucht werden, auf die diese Abweichungen hindeuten könnten.

Higgs

Ereignis im Large Hadron Collider des CERN in Genf, das als Zerfall eines Higgs-Boson interpretiert wurde. Bild: CERN [Großansicht]

Mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens am CERN ist 2012 in der Elementarteilchenphysik ein wesentlicher Durchbruch gelungen, der den Nachweis aller vom Standardmodell vorhergesagten Teilchen ermöglichte. Das Standardmodell der Teilchenphysik ist mathematisch vollständig – und kann die Natur in vielen Details beschreiben. Dennoch weisen kosmologische und astrophysikalische Beobachtungen darauf hin, dass es jenseits dieses Modells noch eine fundamentalere Theorie geben muss.

"Eine Reihe fundamentaler Fragen, wie beispielsweise die Natur der Dunklen Materie oder der beobachtete Materieüberschuss im Universum, kann das Standardmodell jedoch nicht beantworten. Das weist auf die Existenz 'Neuer Physik' jenseits dieser Theorie hin", so Professor Kirill Melnikov vom Institut für Theoretische Teilchenphysik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Einerseits zeigten die ersten Resultate des Large Hadron Collider (LHC) keinen Hinweis auf eine solche Physik jenseits des Standardmodells, andererseits haben sich bei einigen präzisen Experimenten Anomalien gezeigt, die auf eine Abweichung vom Standardmodell hindeuten – und sich zu Vorboten einer "Neuen Physik" entwickeln könnten.

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Genau hier setzt der jetzt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft bewilligte Transregio/Sonderforschungsbereich TRR 257 "Phänomenologische Elementarteilchenphysik nach der Higgs-Entdeckung" an, dessen Sprecher Melnikov ist. Ziel ist es, ein umfassendes Bild einer möglichen Physik jenseits des Standardmodells zu erhalten. Mit modernsten theoretischen Methoden und neu entwickelten Suchstrategien wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die theoretische Basis für zukünftige Datenanalysen am LHC, den Flavour-Fabriken sowie in anderen Niederenergieexperimenten legen. So schaffen sie die Möglichkeit, kleinste Abweichungen vom Standardmodell zu identifizieren und so Hinweise auf die "Neue Physik" zu finden.

Die Interpretation der Ergebnisse wird der wesentliche Baustein sein, die fundamentalere Theorie zu identifizieren, die dem Standardmodell zugrunde liegt. Der neue Transregio/Sonderforschungsbereich wird ab Januar 2019 zunächst für vier Jahre mit insgesamt rund zwölf Millionen Euro gefördert. Partner des KIT in diesem Verbund sind die Universität Siegen und die RWTH Aachen. Ferner sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Heidelberg beteiligt.

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siehe auch
CERN: Hoffnung auf eine neue Physik - 16. März 2018
Kernphysik: Zerfall seltsamer Teilchen im Fokus - 12. Mai 2015
Links im WWW
Karlsruher Institut für Technologie
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