Higgs-Boson Bestätigt Erneut Das Regierende Physikmodell

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Das higgs-boson zerfällt in fermionen, die als tau-leptonen bezeichnet werden, und bestätigt erneut das standardmodell.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde um 19:20 Uhr aktualisiert. E.T.

Für ein subatomares Teilchen, das fast 50 Jahre lang verborgen blieb, erweist sich das Higgs-Boson als bemerkenswert gut.

Noch mehr Beweise aus dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz, bestätigen, dass das Higgs-Boson-Teilchen zu erklären vermeint, warum andere Teilchen Masse haben beschreibt die Menagerie subatomarer Teilchen, aus denen das Universum besteht.

"Genau das haben wir vom Standardmodell erwartet", sagte Markus Klute, Physiker am Massachusetts Institute of Technology und einer der an der Higgs-Suche beteiligten Forscher.

Die neuen Ergebnisse zeigen, dass das Higgs-Boson in subatomare Partikel zerfällt, die als Fermionen bezeichnete Materie transportieren. Insbesondere zerfällt es in ein schwereres Bruderpartikel des Elektrons, das als Tau Lepton bezeichnet wird, sagte Klute. Dieser Zerfall wurde vom Standardmodell vorhergesagt. Trotzdem sind die Ergebnisse eine Enttäuschung für Physiker, die auf Hinweise auf eine völlig neue Physik hofften. [Top 5 Implikationen der Higgs-Boson-Entdeckung]

Gott Partikel entdeckt

Am 4. Juli 2012 gaben Wissenschaftler des LHC bekannt, dass sie das Higgs-Boson gefunden hatten, ein schwer zu erfassendes Teilchen, das der englische Physiker Peter Higgs vor 50 Jahren erstmals vorgeschlagen hatte. In der Vorstellung von Higgs entstand kurz nach dem Urknall ein Energiefeld, das jetzt als Higgs-Feld bezeichnet wird und den subatomaren Partikeln, die es durchquert, Masse verleiht. Partikel, die "klebriger" sind und langsamer werden, während sie das Feld durchqueren, werden schwerer.

Da subatomare Teilchen entweder Materieträger sind, die Fermionen genannt werden, wie Elektronen und Protonen, oder Kraft tragende Teilchen, die Bosonen genannt werden, wie Photonen und Gluonen, implizierte das Vorhandensein des Higgs-Feldes ein zugehöriges Kraft tragendes Teilchen, das Higgs-Boson ist wie eine Welle in diesem Bereich, sagte Klute.

Die Entdeckung von 2012 ließ kaum Zweifel an der Existenz des Higgs-Bosons bestehen, und Higgs und sein Kollege François Englert erhielten 2013 den Nobelpreis für die Theorie. Es gab jedoch noch viele unbeantwortete Fragen. Gibt es ein Higgs-Boson oder mehrere? Wenn es mehrere gibt, welche Massen haben sie? Und wie verhalten sich diese Higgs mit unterschiedlichem Geschmack? [Kleinste Partikel der Natur zerlegt (Infografik)]

Gut benommenes Teilchen

Um diese Fragen zu beantworten, mussten die Physiker immer noch Tonnen von Daten aus dem LHC durchforsten, die Protonen auf knapp unter Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und dann zusammenprallen, was zu einem Schauer subatomarer Teilchen führt.

Von den Milliarden Kollisionen, die der LHC pro Sekunde erzeugte, hatten nur ein paar Hundert die für das Higgs-Boson charakteristischen Energieniveaus, sagte Klute.

Als die LHC-Mitarbeiter diese Higgs-Ereignisse analysierten, fanden sie heraus, dass etwa 6 Prozent der schwer zu fassenden Partikel in Tau-Leptonen zerfallen, sagte Klute gegenüber WordsSideKick.com. Und obwohl es nicht unerwartet ist, zeigen die neuen Ergebnisse keinen Hinweis auf zusätzliche Higgs-Bosonen, die alternative Theorien wie Supersymmetrie, die voraussagen, dass jeder derzeit bekannte Partikel einen "Superpartner" mit etwas anderen Eigenschaften hat, glaubhaft machen würde.

Unbeantwortete Fragen

Die Idee, dass die Higgs zu Tau-Leptonen zerfallen, wurde nach ihrer Schaffung etwas mit dem Standardmodell in Verbindung gebracht, doch diese "ad-hoc-Ergänzung zum Standardmodell stellt sich heraus, wie die Natur es tut", sagte Klute.

Es gibt jedoch noch ein paar Teile, um das vom Standardmodell vorhergesagte Bild zu vervollständigen, sagte Nitesh Soni, ein Teilchenphysiker an der Universität von Adelaide in Australien, der an einem anderen Experiment am LHC arbeitet, das sich auf ähnliche Fragen der Physik konzentriert.

"Es wird vorausgesagt, dass der Higgs in einige andere Partikel zerfällt, aber diese haben relativ geringere Zerfallsraten und ein höheres Hintergrundrauschen, was es zu schwierig macht, diese Partikel aus dem aktuellen Datensatz zu erkennen", sagte Soni.

Neue Physik?

Obwohl das Standardmodell bei der Vorhersage von Verhalten im subatomaren Bereich erstaunlich erfolgreich war, muss es mehr zu den Naturgesetzen geben, sagte Klute.

Zum Beispiel kann das Standardmodell dunkle Materie oder die Existenz der Schwerkraft nicht erklären. Der Mangel an Beweisen für etwas Neues sei daher etwas enttäuschend, sagte Klute.

"Meine Hoffnung war, dass wir bereits neue Physik finden würden", sagte Klute.

Aber er gibt die Hoffnung noch nicht auf. Die Jagd nach neuen Partikeln werde fortgesetzt, wenn der LHC 2015 bei viel höheren Energien wieder eingeschaltet werde, sagte Klute.

Die neue Analyse der LHC-Daten wurde gestern (22. Juni) in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um Informationen zu Nitesh Sonis Forschung hinzuzufügen.

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Higgs-Boson Bestätigt Erneut Das Regierende Physikmodell

FAQ - 💬

❓ Ist das Higgs-Boson nachgewiesen?

👉 Das Higgs-Boson war lange Zeit das einzige Teilchen im Standardmodell der Physik, das nicht experimentell nachgewiesen werden konnte. Man wusste zwar, dass das gesuchte Teilchen eine Masse hat - aber nicht, welche.

❓ Was ist das Higgs-Boson einfach erklärt?

👉 Das Higgs-Boson oder Higgs-Teilchen ist ein nach dem britischen Physiker Peter Higgs benanntes Elementarteilchen aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Es ist elektrisch neutral, hat Spin 0 und zerfällt nach sehr kurzer Zeit.Сохраненная копия

❓ Ist das Higgs-Feld bewiesen?

👉 2012 konntest du es überall in den Nachrichten lesen: Die Physiker*innen am CERN haben einen Nachweis für das Higgs-Boson gefunden! Ein Jahr später erhielten die Physiker Peter Higgs und Francois Englert für die Vorhersage dieses Teilchens den Nobelpreis für Physik.

❓ In was zerfällt das Higgs-Boson?

👉 Dabei zerfällt das Higgs-Boson in ein Z-Boson und ein Photon – allerdings nicht auf direktem Weg. Zuvor entstehen verschiedene „virtuelle“ Partikel, die scheinbar aus dem Nichts auftauchen und wieder verschwinden, weshalb man sie nicht direkt nachweisen kann.

❓ Ist ein Photon ein Boson?

👉 Photonen sind Spin-1 Teilchen und somit Bosonen. Es können also beliebig viele Photonen denselben quantenmechanischen Zustand besetzen, was zum Beispiel in einem Laser realisiert wird.

❓ Was ist das Gottesteilchen?

👉 Was ist das "Gottesteilchen"? Nach vielem Nachdenken schlug Peter Higgs 1964 ein neues Teilchen und einen Mechanismus vor, wie das von ihm entdeckte Teilchen anderen Teilchen Masse verleihen könnte. Weil es die Welt erst zu dem macht, was sie ist, wurde auch scherzhaft der Begriff "Gottesteilchen" verwendet.

❓ Why is Higgs boson important?

👉 The discovery of the Higgs boson was a major milestone in particle physics, confirming the standard model. Direct tests of the couplings of the Higgs boson to fermions confirmed the mechanism that gives mass to the W and Z bosons, thus making the electroweak interaction short range.

❓ Does the Higgs boson interact with other particles?

👉 Aside from providing a powerful way of testing the Higgs mechanism, the interaction of the Higgs boson with other particles is intriguing because it implies the existence of a ‘fifth force’, mediated by the exchange of Higgs bosons.

❓ Is it possible to estimate the mass of a Higgs boson?

👉 It is also possible, although experimentally difficult, to estimate the mass of the Higgs boson indirectly: In the Standard Model, the Higgs boson has a number of indirect effects; most notably, Higgs loops result in tiny corrections to masses of the W and Z bosons.

❓ What is a documentary about the Higgs boson?

👉 The Higgs Boson by the CERN exploratorium. Particle Fever, documentary film about the search for the Higgs Boson. The Atom Smashers, documentary film about the search for the Higgs Boson at Fermilab. Video (04:38) – CERN Announcement on 4 July 2012, of the discovery of a particle which is suspected will be a Higgs Boson.


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