Mit „frisch gepressten“ Plots aus den neuesten Daten, die aus zwei Teilchenphysik-Experimenten gewonnen wurden, sagten Wissenschaftlerteams des Large Hadron Collider am CERN, dem Europäischen Zentrum für Kernforschung, am Dienstag, sie hätten „verlockende Hinweise“ auf das schwer fassbare bekannte subatomare Teilchen aufgezeichnet wie das Higgs-Boson, kann aber nicht abschließend sagen, dass es existiert… noch nicht. Sie sagen jedoch voraus, dass 2012 Collider-Läufe genügend Daten liefern sollten, um die Bestimmung vorzunehmen.
„Die Tatsache, dass wir die Ergebnisse einer hochentwickelten Analyse nur einen Monat nach der Aufzeichnung der letzten von uns verwendeten Daten anzeigen können, ist sehr beruhigend“, so Dr. Greg Landsberg, Physikkoordinator des Compact Muon Solenoid (CMS). Detektor am LHC sagte Space Magazine. „Es zeigt Ihnen, wie schnell die Bearbeitungszeit ist. Dies ist in der Geschichte der Teilchenphysik wirklich beispiellos, da so große und komplexe Experimente so viele Daten liefern, und es ist sehr aufregend. "
Derzeit ist die wichtigste Schlussfolgerung von über 6.000 Wissenschaftlern in den kombinierten Teams von CMS und den ATLAS-Partikeldetektoren, dass sie den Massenbereich des Standardmodell-Higgs-Bosons - falls vorhanden - auf den Bereich von 116- beschränken konnten. 130 GeV nach dem ATLAS-Experiment und 115-127 GeV nach CMS.
Das Standardmodell ist die Theorie, die die Wechselwirkungen subatomarer Teilchen erklärt - die gewöhnliche Materie beschreibt, aus der das Universum besteht - und im Großen und Ganzen sehr gut funktioniert. Es erklärt jedoch nicht, warum einige Teilchen Masse haben und andere nicht, und es beschreibt auch nicht die 96% des Universums, die unsichtbar sind.
1964 schlugen der Physiker Peter Higgs und seine Kollegen die Existenz eines mysteriösen Energiefeldes vor, das mit einigen subatomaren Teilchen stärker als mit anderen interagiert, was zu unterschiedlichen Werten für die Teilchenmasse führt. Dieses Feld ist als Higgs-Feld bekannt, und das Higgs-Boson ist das kleinste Teilchen des Higgs-Feldes. Das Higgs-Boson wurde jedoch noch nicht entdeckt. Einer der Hauptgründe für den Bau des LHC war der Versuch, es zu finden.
Um nach diesen winzigen Teilchen zu suchen, zerschmettert der LHC hochenergetische Protonen und wandelt etwas Energie in Masse um. Dies erzeugt einen Sprühnebel von Partikeln, die von den Detektoren aufgenommen werden. Die Entdeckung der Higgs beruht jedoch auf der Beobachtung der Teilchen, in die diese Protonen zerfallen, und nicht auf die Higgs selbst. Wenn sie existieren, sind sie sehr kurzlebig und können auf viele verschiedene Arten verfallen. Das Problem ist, dass viele andere Prozesse ebenfalls die gleichen Ergebnisse erzielen können.
Wie können Wissenschaftler den Unterschied erkennen? Eine kurze Antwort lautet: Wenn sie alle anderen Dinge herausfinden können, die ein Higgs-ähnliches Signal erzeugen können, und die typische Frequenz, bei der sie auftreten werden, dann geben sie ihnen einen Platz, wenn sie mehr dieser Signale sehen, als aktuelle Theorien vermuten lassen nach den Higgs suchen.
Die Experimente haben Exzesse in ähnlichen Bereichen gesehen. In der Pressemitteilung des CERN heißt es: „Für sich genommen ist keiner dieser Exzesse statistisch signifikanter als ein Würfelwurf und zwei Sechser hintereinander. Interessant ist, dass es mehrere unabhängige Messungen gibt, die auf den Bereich von 124 bis 126 GeV hinweisen. “
"Das ist sehr vielversprechend", sagte Landsberg, der auch Professor an der Brown University ist. „Dies zeigt, dass beide Experimente sehr, sehr gut verstehen, was mit ihren Detektoren vor sich geht. Bei beiden Kalibrierungen wurden bei geringen Massen Überschüsse festgestellt. Leider ist die Art unseres Prozesses statistisch und es ist bekannt, dass Statistiken hin und wieder lustige Streiche spielen. Wir wissen also nicht wirklich - wir haben nicht genügend Beweise, um zu wissen -, ob wir einen Blick auf das Higgs-Boson werfen oder nur statistische Schwankungen des Standand-Modell-Prozesses, die die gleiche Art von Signaturen imitieren, wie sie kommen würden wenn das Higgs-Boson produziert wird. “
Laut Landsberg besteht die einzige Möglichkeit, mit Statistiken umzugehen, darin, mehr Daten zu erhalten, und die Wissenschaftler müssen die Größe der Datenproben erheblich erhöhen, um die Frage zu beantworten, ob das Higgs-Boson bei einer Masse von 125 GeV oder einer Masse existiert Bereich, der noch nicht ausgeschlossen wurde.
Die gute Nachricht ist, dass 2012 eine Menge Daten kommen.
"Wir hoffen, die in diesem Jahr gesammelte Datenstichprobe vervierfachen zu können", sagte Landsberg. „Und das sollte uns genug statistisches Vertrauen geben, um dieses Rätsel im Wesentlichen zu lösen und der Welt zu sagen, ob wir die ersten Einblicke in das Higgs-Boson gesehen haben. Wie das Team heute gezeigt hat, werden wir weiter zunehmen, bis wir ein statistisches Signifikanzniveau erreicht haben, das für die Entdeckung auf unserem Gebiet als ausreichend angesehen wird. “
Landsberg sagte, dass in diesem kleinen Bereich nicht viel Platz für die Higgs ist, um sich zu verstecken. „Das ist sehr aufregend und zeigt Ihnen, dass wir fast da sind. Wir haben genug Empfindlichkeit und schöne Detektoren; Wir brauchen nur ein bisschen mehr Zeit und ein bisschen mehr Daten. Ich bin sehr zuversichtlich, dass wir irgendwann im nächsten Jahr etwas Bestimmtes sagen können. “
Die Spannung steigt also und 2012 könnte das Jahr der Higgs werden.
Weitere Informationen: CERN-Pressemitteilung, ArsTechnica
