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Donnerstag, 7. April 2011
Fermilab: Anzeichen für neue Physik?
klauslange,22:52h
Mit aller gebotenen Vorsicht möchte ich auf eine Meldung verweisen, die über Anzeichen für eine neue Physik - gar für eine fünfte Naturkraft - in den Daten des Tevatron vom Fermilab berichtet.
Eine sehr gute Zusammenfassung des aktuellen Standes bringt spiegel-online hier.
Zitat:
Das mysteriöse Signal tauchte bei der Analyse einiger zehntausend Kollisionen zwischen Protonen und Antiprotonen auf, die im Tevatron nahezu lichtschnell aufeinander abgeschossen werden. Bei den Crashs entstehen teils exotische Partikel. Physiker wollen so den grundlegenden Geheimnissen der Natur auf die Spur kommen - bis hin zur Frage, was beim Urknall geschah.
Bei einigen der Kollisionen im Tevatron bemerkten die Forscher Merkwürdiges: Es entstanden zwei Strahlen leichter Partikel und ein schwergewichtiges Teilchen namens W-Boson. Die Gesamtenergie lag jeweils bei 144 Milliarden Elektronenvolt. Das geschah rund 250-mal öfter, als es die Physiker erwartet hatten - fast so, als sei es das Ergebnis des Zerfalls eines bisher unbekannten Elementarteilchens.
Dieses merkwürdige Teilchen würde etwa 160-mal so viel wiegen wie ein Proton. Damit kann es sich eigentlich nicht um das langgesuchte Higgs-Boson handeln - zumindest nicht um das, welches vom Standardmodell der Elementarteilchenphysik vorhergesagt wird. Das auch als "Gottesteilchen" bekannte Partikel verleiht der Theorie zufolge allen anderen Elementarteilchen ihre Masse...
Die Fermilab-Forscher sind sich relativ sicher, dass das Phänomen real ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich nur um ein statistisches Artefakt handelt, geben sie mit eins zu 1300 an. Das ist zwar zu wenig, um offiziell von einer Entdeckung zu sprechen - dafür wäre eine Fehlerwahrscheinlichkeit von etwa eins zu einer Million notwendig. Doch es ist absolut ausreichend, um Aufmerksamkeit zu erregen. Das 700-köpfige Forscherteam der "CDF Collaboration" hat seine Daten inzwischen online vorab veröffentlicht, die Studie soll zudem im Fachblatt "Physical Review Letters" erscheinen.
Für eine abschließende Bewertung müsse man auf eine Bestätigung aus anderer Quelle warten, sagte Mönig. Die dürfte es schon bald geben: Am Fermilab läuft ein zweites Experiment, von dem sich die Forscher noch in diesem Jahr genauere Erkenntnisse erhoffen. Auch am LHC des Cern werde man versuchen, die Entdeckung des Fermilab zu bestätigen, sagte Mönig. "Das beginnt heute, da kann man sicher sein."
Die Energie, mit der die Partikel kollidieren, ist im LHC dreieinhalb mal größer als im Tevatron. Deshalb sollte laut Mönig auch das rätselhafte Signal deutlicher zu sehen sein. Die LHC-Forscher müssten dafür kein neues Experiment starten, sondern in den bisher gewonnenen Daten suchen. Dass der merkwürdige Effekt dort bisher nicht entdeckt wurde, ist für Mönig nicht weiter überraschend: "Man muss bei der Analyse schon in eine bestimmte Richtung schauen, um zu diesem Ergebnis zu kommen." Zudem sei das Signal zumindest in den Fermilab-Daten relativ schwach ausgeprägt.
Ähnlich zurückhaltend äußerte sich Nima Arkani-Hamed vom Institute for Advanced Study in Princeton (US-Bundesstaat New Jersey). Er hält es für gut möglich, dass das Signal in den Fermilab-Daten kaum mehr als ein statistischer Schluckauf sei. Sollte es anders sein, werde man mit dem LHC "in kurzer Zeit dramatische Beweise finden".
Viel ist dem nicht hinzuzufügen. Bei Anzeichen von 3-Sigma Qualität ist gesunde Vorsicht geboten, es kann sich um ein Messartefakt oder ein Zufallsrauschen handeln. Mein Rat: Warten, was die Daten des LHC von Cern dazu sagen. Nun, da man weiß wonach man suchen muss, sollte sich das Signal identifizieren lassen, so es real ist.
Eine sehr gute Zusammenfassung des aktuellen Standes bringt spiegel-online hier.
Zitat:
Das mysteriöse Signal tauchte bei der Analyse einiger zehntausend Kollisionen zwischen Protonen und Antiprotonen auf, die im Tevatron nahezu lichtschnell aufeinander abgeschossen werden. Bei den Crashs entstehen teils exotische Partikel. Physiker wollen so den grundlegenden Geheimnissen der Natur auf die Spur kommen - bis hin zur Frage, was beim Urknall geschah.
Bei einigen der Kollisionen im Tevatron bemerkten die Forscher Merkwürdiges: Es entstanden zwei Strahlen leichter Partikel und ein schwergewichtiges Teilchen namens W-Boson. Die Gesamtenergie lag jeweils bei 144 Milliarden Elektronenvolt. Das geschah rund 250-mal öfter, als es die Physiker erwartet hatten - fast so, als sei es das Ergebnis des Zerfalls eines bisher unbekannten Elementarteilchens.
Dieses merkwürdige Teilchen würde etwa 160-mal so viel wiegen wie ein Proton. Damit kann es sich eigentlich nicht um das langgesuchte Higgs-Boson handeln - zumindest nicht um das, welches vom Standardmodell der Elementarteilchenphysik vorhergesagt wird. Das auch als "Gottesteilchen" bekannte Partikel verleiht der Theorie zufolge allen anderen Elementarteilchen ihre Masse...
Die Fermilab-Forscher sind sich relativ sicher, dass das Phänomen real ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich nur um ein statistisches Artefakt handelt, geben sie mit eins zu 1300 an. Das ist zwar zu wenig, um offiziell von einer Entdeckung zu sprechen - dafür wäre eine Fehlerwahrscheinlichkeit von etwa eins zu einer Million notwendig. Doch es ist absolut ausreichend, um Aufmerksamkeit zu erregen. Das 700-köpfige Forscherteam der "CDF Collaboration" hat seine Daten inzwischen online vorab veröffentlicht, die Studie soll zudem im Fachblatt "Physical Review Letters" erscheinen.
Für eine abschließende Bewertung müsse man auf eine Bestätigung aus anderer Quelle warten, sagte Mönig. Die dürfte es schon bald geben: Am Fermilab läuft ein zweites Experiment, von dem sich die Forscher noch in diesem Jahr genauere Erkenntnisse erhoffen. Auch am LHC des Cern werde man versuchen, die Entdeckung des Fermilab zu bestätigen, sagte Mönig. "Das beginnt heute, da kann man sicher sein."
Die Energie, mit der die Partikel kollidieren, ist im LHC dreieinhalb mal größer als im Tevatron. Deshalb sollte laut Mönig auch das rätselhafte Signal deutlicher zu sehen sein. Die LHC-Forscher müssten dafür kein neues Experiment starten, sondern in den bisher gewonnenen Daten suchen. Dass der merkwürdige Effekt dort bisher nicht entdeckt wurde, ist für Mönig nicht weiter überraschend: "Man muss bei der Analyse schon in eine bestimmte Richtung schauen, um zu diesem Ergebnis zu kommen." Zudem sei das Signal zumindest in den Fermilab-Daten relativ schwach ausgeprägt.
Ähnlich zurückhaltend äußerte sich Nima Arkani-Hamed vom Institute for Advanced Study in Princeton (US-Bundesstaat New Jersey). Er hält es für gut möglich, dass das Signal in den Fermilab-Daten kaum mehr als ein statistischer Schluckauf sei. Sollte es anders sein, werde man mit dem LHC "in kurzer Zeit dramatische Beweise finden".
Viel ist dem nicht hinzuzufügen. Bei Anzeichen von 3-Sigma Qualität ist gesunde Vorsicht geboten, es kann sich um ein Messartefakt oder ein Zufallsrauschen handeln. Mein Rat: Warten, was die Daten des LHC von Cern dazu sagen. Nun, da man weiß wonach man suchen muss, sollte sich das Signal identifizieren lassen, so es real ist.
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