CERN-Physiker: Neues Teilchen ist ein Higgs
19. März 2013
Heidelberger Wissenschaftler an Higgs-Entdeckung zentral beteiligt
Aktuelle Forschungsergebnisse der Experimente am Large Hadron Collider (LHC), dem weltweit größten Teilchenbeschleuniger am Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf, haben jetzt gezeigt: Das 2012 am LHC entdeckte Teilchen ist ein Higgs! Physiker der Universität Heidelberg haben einen maßgeblichen Beitrag zu dieser bahnbrechenden Entdeckung geleistet. Für eines der zentralen Experimente am LHC, dem ATLAS-Projekt, entwickelten Wissenschaftler des Kirchhoff-Instituts für Physik (KIP) wesentliche Teile des sogenannten Kalorimetertriggers, der für die Vorselektion der Higgs-Bosonen verantwortlich ist. Eine Fehlfunktion dieses Systems führt unweigerlich zum Verlust relevanter Daten. In den vergangenen Jahren haben sich Wissenschaftler des KIP daher vor allem dem Betrieb und der Überwachung dieser für die Datennahme so wichtigen Komponente des ATLAS-Experiments gewidmet.
Im Juli vergangenen Jahres wurde am CERN die Entdeckung eines neuen Teilchens verkündet. Ob es sich dabei tatsächlich – wie vermutet – um das lange gesuchte Higgs-Teilchen handelt, ließen die Forscher damals offen. „Einiges sprach dafür, aber für eine endgültige Aussage waren die Ergebnisse noch nicht ausreichend“, sagt Prof. Dr. Hans-Christian Schultz-Coulon, Wissenschaftler am Heidelberger Kirchhoff-Institut für Physik. Jetzt haben die an den LHC-Experimenten ATLAS und CMS beteiligten Physiker neue Resultate präsentiert, die auf der Analyse aktueller Daten basieren. Diese Ergebnisse legen nahe: Das Higgs ist ein Higgs. Die Frage, ob es sich dabei um das vor fast fünf Jahrzehnten vorhergesagte Higgs-Teilchen und damit um den noch fehlenden Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik handelt, bleibt allerdings nach wie vor offen. Es könnte auch das leichteste einer ganzen Reihe von Higgs-Teilchen sein, wie von weiterführenden Theorien vorhergesagt. Die Antwort auf diese Frage wird weitere Daten erfordern, die jedoch erst nach der seit März 2013 laufenden zweijährigen Umrüstphase des LHC aufgenommen werden können.
Physiker und Techniker des Kirchhoff-Instituts für Physik arbeiten derzeit an einer Verbesserung des Kalorimetertriggers, um von 2015 an den gestiegenen Herausforderungen bei der Datennahme am Large Hadron Collider – bei dann höherer Energie und größeren Kollisionsraten – gewachsen zu sein. Neben den Experten am KIP sind außerdem Teilchenphysiker des Physikalischen Instituts der Universität Heidelberg am ATLAS-Experiment beteiligt. Sie entwickeln ein neuartiges Triggersystem zur schnellen Identifikation von Teilchenspuren. Damit soll es möglich sein, die Effizienz der Ereignisvorselektion deutlich zu verbessern. „Die Entwicklungsarbeiten am Trigger sind entscheidend, um nach der Umrüstung des LHC die noch fehlenden Daten zur endgültigen Entschlüsselung der Eigenschaften des neuen Higgs-Teilchens und zur Beantwortung der Frage nach dem Ursprung der Teilchenmassen aufzunehmen“, erläutert Prof. Schultz-Coulon.
Neben der ATLAS-Beteiligung wirken Wissenschaftler der Heidelberger Fakultät für Physik und Astronomie an zwei weiteren LHC-Experimenten – ALICE und LHCb – mit. Im Rahmen des ALICE-Projekts untersuchen Wissenschaftler des Physikalischen Instituts die Eigenschaften des so genannten Quark-Gluon-Plasmas, aus dem unser Universum kurz nach dem Urknall möglicherweise bestanden hat. Das LHCb-Experiment soll Aufschluss geben über das unterschiedliche Verhalten von Materie und Antimaterie, das Grundlage für die Existenz unsere Welt ist. Mit ihrer zentralen Beteiligung an drei der vier großen LHC-Experimente nimmt die Universität Heidelberg eine Spitzenposition in Deutschland bei der Erforschung der Struktur der Materie und dem Verständnis der Entwicklung unseres Universums ein.
