CERN: Neuer Higgszerfall entdeckt
29. August 2018
Heidelberger Physiker mit ihren Arbeiten am ATLAS-Experiment maßgeblich beteiligt
Bild: ATLAS/CERN
Zwei Forscherteams am Large Hadron Collider (LHC) – dem weltweit größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger – ist es gelungen, den Zerfall des Higgsteilchens in zwei sogenannte Bottom-Quarks nachzuweisen. Die Experimentgruppen ATLAS und CMS gaben kurz hintereinander diese Entdeckung aus der Physik der kleinsten Teilchen bekannt. Zu den Wissenschaftlern aus Deutschland, die maßgeblich an den Arbeiten am Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf mitgewirkt haben, gehören auch Forscher der Universität Heidelberg. Das Bottom-Quark ist eines der Elementarbausteine, aus denen Materie besteht.
Schon seit längerem haben Theoretiker den Higgszerfall in Bottom-Quarks vorhergesagt. Doch obwohl es sich demnach um ein häufiges Zerfallsmuster handelt, ist es erst jetzt gelungen, die Teilchenbruchstücke eindeutig auf das Higgsteilchen zurückzuführen. Da sich diese Reaktion nicht direkt beobachten lässt, rekonstruieren die Forscherinnen und Forscher stattdessen die Zerfallsprodukte der Teilchenkollisionen im LHC mithilfe hochpräziser Nachweisgeräte. Dazu kam moderne Hardware zum Einsatz, ebenso wie leistungsfähige Analysetechniken basierend auf maschinellem Lernen.
An der Datenanalyse haben deutsche Gruppen wesentlich mitgwirkt. Sie sind über Projekte, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft finanziert werden, in die Forschungsarbeiten zur Elementarteilchenphysik eingebunden. In den ATLAS- und CMS-Experimenten entwickeln sie zum Beispiel Detektorkomponenten weiter, erarbeiten neue Analysemethoden und stellen komplexe Algorithmen für die Forschung am LHC zur Verfügung. Von der Universität Heidelberg sind Wissenschaftler des Kirchhoff-Instituts für Physik und des Physikalischen Instituts am ATLAS-Experiment beteiligt.
Die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Hans-Christian Schultz-Coulon und Prof. Dr. André Schöning sind veranwortlich für die Entwicklung und den Betrieb zentraler Teile des sogenannten ATLAS-Triggers, der die am LHC erzeugten Reaktionen für die Datenaufzeichnung vorauswählt. Darüber hinaus leisten beide Teams wichtige Beiträge zu Detektorbetrieb, Kalibration und Datenanalyse. „Der erfolgreiche Nachweis dieses neuen, lange vorhergesagten Higgs-Zerfallsmodus ist das Resultat mühlvoller Kleinarbeit einer Vielzahl von Forschern aus aller Welt; sie alle sind zu Recht stolz auf die nun erzielten Ergebnisse“, sagt Prof. Schultz-Coulon, ehemaliger Verbundsprecher der deutschen ATLAS-Gruppen.
