Higgs (orr dat Deilken)

Dat Seuken nao dat Higgs-Boson un dat Herkaomen van dei Masse, Deil 4:
Wiederhen up dei Spauer van dat Higgs-Boson

van Wolfgang Mader, in Platt bröcht van Ludgerd Lüske


Äöver den LHC
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Bi dat Forschken an den starksten Deilkendriever up dei Welt steiht ein Deilken ümmer wedder in dei Titelriege: All siet'n poar Joahre seuket dei Physikers dat Higgs-Boson, dat et bit nu blots in dei Theorie giff, dat aover bolde eine wichtige Rulle in dat Standardmodell van dei Deilkenphysik spälen kunn. Up stunds nähmt dei Forschkers wiederhen Daoten up, so schall dei Masseraohmen ingrenzt wern, wo man dat Higgs-Boson vellicht finnen kann.


Bild 1: Dat ATLAS-Experiment an't Forschkungszentrum CERN in Genf hört tau ein Experiment, womit Forschkers nao dei Splitterspauern van dat Higgs-Boson seuket. Quelle: CERN-Lizenz: nao dei Bedingungen van dei Quelle

Dat Standardmodell in dei Deilkenphysik beschriff bold siet füfftig Joahre orrig mit Erfolg dei beneumten Elementoardeilkes un ehr Wesselwarken. Dei wichtigste Fraoge, för dei et bit nu in'n Raohmen van dit Modell kiene Antwoort giff, is: Wo krieget dei Elementoardeilkes ehre Masse her? Dei britischke Physiker Peter Higgs schlög 1964, tausaome mit annere, eine Theorie vör, dei up disse Fraoge eine Antwort gäben kunn. Disse segg dat Vörkaomen van ein neiet Elementoardeilken, van dat soneumte Higgs-Deilken of Higgs-Boson vörut, wekket man bi nu hen uk bi ein intensivet Seuken experimentell nich direkt naowiesen kunn.

Mit dei grooten Daotenpacken, dei man bitlang an dei Deilkendrievers van dei Forschkungszentren Fermilab in dei USA und CERN in dei Schweiz upnaohmen het, willt dei Deilkenphysikers dissen leßten fählen Baustein van dat Standardmodell nu tau faoten kriegen. Physikers ut dei heelen Welt dröpen sik in'n Somer 2011 in Grenoble (Frankriek) un Mumbai (Indien), üm dei neiesten Resultaote van dat Seuken nao dat Higgs-Boson tau beschnacken.


Bild 2: Dat Diagramm wiest Daoten ut den Tevatron-Driever an dat Forschkungszentrum Fermilab. Dor, wo dei schwarte dörtrocken Linie unner den Wert 1 geiht, ligget dei Masseraohmens, dei dei Physikers nao disse Experimente för dat Higgs-Boson utschluten käönt. Dat sünd dei Raohmens tüschken 156 un 177 GeV un tüschken 100 un 109 GeV.
Quelle: Tevatron Lizenz: nao dei Bedingungen van dei Quelle

Dei experimentellen Kenndaoten van dat Higgs-Boson hanget van siene Masse af, wekke man in'n Raohmen van dat Standardmodell nich vörutseggen kann. Wenn dei Energie van einen Deilkendriever grötter werd, denn ist uk dei Masseraohmen, in den man nao dat Higgs-Boson seuken deit, grötter. För leege Massen, dat heit lüttker as 140 Gigaelektronenvolt (GeV, ein GeV is soväl as eine Milliarde Elektronenvolt), deilt sik dat in twei Photonen, twei Tau-Leptonen of in ein Poar van b-Quarks.För gröttere Massen ligg dat Leit bi dei Splitterkanäöle för ein Poar van W- of Z-Bosonen. So mutt man bi dat Seuken väle unnerscheidlike Anaolysen dörföhren, wekke denn tau ein tausaomehören Resultaot kombineert werd.

An den Driever "Tevatron" an dat Fermilab werd Protonen und dei tauhören Antideilkes, dei Antiprotonen, mit eine Energie ümmer van eine Billion Elektronenvolt (ein Teraelektronenvolt, TeV) tausaomeschaoten. Dei Daoten werd van dei twei Experimente an'n Tevatron, CDF un DO, upnaohmen un unnersöcht.

An'n meesten woahrschienlik is et, dat'm hier dei Produktschion van dat Higgs-Boson dör sien Upsplittern in twei W-Bosonen naowiesen kann. Dei Resultaote van dit Seuken sünd in Bild 2 as Funktschion van dei annaohmen Masse van dat Higgs-Boson graofischk dorstellt. In den Masseraohmen, in den dei schwarte, dörtrocken Linie unner den Wert van 1 loopen deit, kann dat Vörkaomen van ein Higgs-Boson, as et in dat Standardmodell vörutseggt werd, mit eine Woahrschienlikkeit van 95 Prozent utschlaoten wern. Dei van dei Experimente CDF un DO utschlaoten Masseraohmen ligg so tüschken 156 un 177 GeV as uk tüschken 100 un 109 GeV.


Bild 3: ATLAS-Daoten
Mit dei Daoten van dat ATLAS-Experiment an dat Forschkungszentrum CERN laotet sik wiedere Masse-raohmen för dat Higgs-Boson utschluten. Dortau hört dei Streek, wo dei schwarte dörtrocken Linie unner den Wert 1 loopen deit, dat is so van 140 bit 450 GeV. Quelle: ATLAS-Lizenz: nao dei Bedingungen an dei Quelle

Dei Driever LHC an'n CERN is in dei aktuellen Mätaktschion siet Ende 2009 in Bedriev un lävert sietdem orrig gaut Daoten. Disse werd van dei beiden Experimente ATLAS un CMS upnahmen un unnersöcht. An'n LHC werd Protonen mit eine Energie ümmer van 3,5 TeV tausaomeschaoten. Wägen disse högeren Energien kunn man hier uk möglike Higgs-Bosonen mit eine düütlik högere Masse finnen. Dei experimentellen Resultaote, dei sik wedder ut eine Kombinatschion van väle einkele Anaolysen tausaomesettet, sünd för ATLAS in Bild 3 un för CMS in Bild 4 dorstellt. Beide Experimente käönt dormit dei Existenz van ein as in dat Standardmodell vörutseggte Higgs-Boson in'n Masseraohmen tüschken rund 140 un 450 GeV utschluten.

Un wo geiht et wieder?

Dei möglike Massseraohmen för ein Standardmodell-Higgs-Boson kunn so van dei Experimente an'n Tevatron un an'n LHC mit dei vörliggen Daoten däget inschränket wern. In dei taukaomen Maonde werd sik dei Anaolysen jüst up einen Masseraohmen, dei unner 140 GeV ligg, konzentreern, den man bit nu hen noch nich utschluten kunn. Dei Signaoturen van ein Higgs-Boson sünd hier düütlik komplexer, un mehr Daoten sünd nödig, dat'm siene Existenz naowiesen of utschluten kann.


Bild 4: CMS-Daoten: Dei Daoten van dat CMS-Experiment bestätigt dei Resultaote van dei ATLAS-Kollaboration, dei uk an'n CERN mäten deit: Nao dit Diagamm ist dei Raohmen van 140 bit'n bäten äöver 400 GeV (Streek tüschken dei dicke schwarte un rode Linie) mit hoge Woahrshienlichkeit nich dei Masseraohmen för dat Higgsdeilken. Quelle: CMS-Lizenz: nao dei Bedingungen van dei Quelle

An'n LHC löpp dei Daotenupnaohme bold aohne Unnerbräken bit Ende 2012 wieder. An dissen Termin hebbt — wenn aals gaut löpp — dei beiden Experimente ATLAS un CMS rund fiefmaol mehr Daoten upnaohmen as bit nu hen vörligget. Mit so einen Daotenbarg schall et denn möglik wän, ein Standard-Higgs-Boson in den heelen Masseraohmen tüschken 114 GeV un rund 600 GeV tau finnen, of siene Existenz uttauschluten. Dat Tevatron an'n Fermilab hett noch bit tau'n 30. September 2011 Daoten up-naohmen; vördem et würklich ut'n Bedriev güng. Dei fastestaohn Resultaote van dat Seuken nao dat Higgs-Boson an't Tevatron schäöllt in'n Sommer 2012 fardig wern.

Süß wenn bit dorhen dat Standard-modell-Higgs-Boson nicht tau finnen is, geiht dat seuken wieder. Et giff all wiedergaohn Theorien, as tau'n Bispill dei Supersymmetrie, in dei eine Existenz van fief Higgs-Bosonen vörutseggt werd, dei'm bitlang mit dei experimentellen Resultaote nich utschluten kunn.


Man de Deelken in dei Deelkendrievers sünd noch veeel fixer ünnerwegens as de Formel 1!


Wolfgang Mader forscht am Institut für Kern- und Teilchenphysik
der TU Dresden und ist Mitglied der ATLAS-Kollaboration.
Redaktion: Lisa Leander
Lizenz: CC by-nc-nd
Nao: Welt der Physik

5.2.2012


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