deSignale

Entgegen so mancher Meldung, dass neue Messungen des LHCb die Supersymmetrie in Bedrängnis bringen würden, geht die SUSY gestärkt aus den Messungen hervor. Wie das?

In der Diskussion um die Nachweisbarkeit der SUSY am LHC erdachten viele theoretische Physiker Varianten der SUSY, für die man relativ schnell experimentelle Bestätigungen erhalten sollte. Eines der Kritikpunkte war und ist nämlich, dass sich auch eine um SUSY erweiterte Theorie in vielen Punkten wie jenes des Standardmodells der Teilchenphysik verhält, also für relativ niedrige Energien keine Unterscheidung zu treffen wäre.

Eine Antwort darauf war, dass man good case SUSY-Varianten erdachte, wo man schon in den ersten LHC Betriebsjahren auf entsprechende Hinweise einer SUSY-Variante erhalten könnte.

Viele solcher Varianten drehten sich um den nun beobachteten Zerfall von Bs-Mesonen, die aus einem Bottom-Anti-Quark-Teilchen und einem Strange-Quark-Teilchen zusammengesetzt sind.

Wie die vorläufigen Ergebnisse, die noch weit unter den gefoderten 5 Sigma liegen, zeigen, gibt es bei diesem Zerfall nicht die erhofften Unterschiede jener vielen good case Varianten, die somit ausgeschlossen werden können.

Das ist ein gutes Ergebnis. Die wenigen Stamm-Varianten der SUSY erfreuen sich dabei sehr guter Gesundheit, dann sie hatten genau einen solchen Zerfall in den gemessenen Größen vorhergesagt, wie eben auch das Standardmodell.

Daher gibt es keine experimentelle Grundlage für die in den Wissenschaftsredaktionen angestimmten Totengesänge für die SUSY. Umso mehr haben die nüchternen und ausgewogenen Meldungen, weil sie den wahren Verhältnissen Rechnung tragen, Gewicht, wie zum Beispiel von astronews.com:

Für die gestern in Kyoto vorgestellten Ergebnisse haben die Wissenschaftler Daten des LHCb-Experimentes am CERN aus diesem Jahr sowie aus dem vergangenen Jahr ausgewertet und dabei erstmals mit einer hinreichenden Sicherheit den gesuchten Zerfall des Bs-Meson nachweisen können. "Theoretiker haben ausgerechnet, dass sich nach dem Standardmodell dieser Zerfall dreimal bei jeweils einer Milliarde Zerfallsprozessen ereignen sollte", so Dr. Pierluigi Campana, der Sprecher der LHCb-Kollaboration in einer Mitteilung des CERN. "Diese ersten Messungen ergeben einen Wert von 3,2 (+1,5/-1,2) pro Milliarde, was in sehr guter Übereinstimmung mit der Vorhersage ist."

Die Anhänger der Supersymmetrie allerdings geben sich noch nicht geschlagen. Prof. John Ellis vom King's College in London etwa hält die jetzt vorgestellten Ergebnisse für "relativ konsistent mit Supersymmetrie" und meinte gegenüber der BBC: "Genaugenommen haben einige Supersymmetrie-Modelle genau dies vorhergesagt. Mir werden diese Resultate mit Sicherheit keine schlaflosen Nächte bereiten."


Mir auch nicht...

Bei der Suche nach neuen Teilchen am LHC wird oft berichtet, dass bestimmte Massen auszuschließen sind, weil man dort mit dem LHC nichts entsprechendes detektiert hat. Diese allgemeine Aussage kann man aber so nicht gelten lassen. Wenn man zum Beispiel fragt, ob das Higgs-Teilchen bei 125 GeV/c^2 - sofern es nicht das Standard-Higgs ist, wofür einiges spricht - wirklich das leichteste ist, dann kann man denken, dass dies der Fall sein müsste: Schließlich hat man ja kein leichteres entdeckt.

Wie nun Lubos Motl trefflich erläutert, muss das aber nicht so sein. So ist auch ein zusätzlich leichteres Higgs-Teilchen mit 67 GeV/c^2 mit den bisherigen LHC-Daten deswegen kompatibel, weil dieses leichtere Higgs von seinen speziellen Eigenschaften her vom LHC nicht einfach gefunden werden kann, obwohl man meinen müsste, dass in dieser Massenregion schon alles abgeklärt wurde.

Solche oder ähnlich gelagerte Zusammenhänge muss man stets im Hinterkopf haben, wenn man sagt, es könnten bestimmte Massen für neue Teilchen ausgeschlossen werden. Das muss keineswegs allgemeingültig sein, sondern gilt nur für eine bestimmte Nachweismethode, bzw. für einen bestimmten Detektor. In der Natur warten noch einige Überraschungen auf uns, gerade auch bezüglich der Elementarteilchen!

Die mitte November 2012 vorgestellten neuen Daten des LHC sollen - und das ist das Interessante daran - nach wie vor Hinweise dafür enthalten, dass das gefundene Higgs-Teilchen nicht exakt dem Standard-Higgs entspricht. Das ist schon sehr spannend, wurde doch erwartet, dass einige Auffälligkeiten bei größerer Datenmenge verwschwinden würden. Dies soll wohl nicht der Fall sein, wie ich erfahren konnte. Freunde der Supersymmetrie dürfen gespannt sein!!!

Für den 15. November 2012 wird eine neue Auswertung von LHC-Daten präsentiert. Die Datenmenge wurde hierzu im Vergleich zum Dezember 2011, als ein neues Higgsartiges Teilchen der Welt vorgestellt wurde, vervielfacht.

Man darf gespannt sein, ob einige interessante Auffälligkeiten, die auf neue Physik jenseits des Standardmodells hinweisen könnten, immer noch in den Daten auffindbar sind oder sich doch als statistisches Rauschen nun in den neuen Daten nicht mehr sichtbar sind.

Eine sehr gute Zusammenfassung dessen, worauf man sein Augenmerk richten sollte, hat Jester auf seinem resonaances - Blog, den ich hiermit wärmsten empfehlen möchte, veröffentlicht.

Mit dem Planck-Observatorium der ESA wurde nun m.E. der letzte Puzzlestein entdeckt, um die Dunkle Materie als bewiesen zu bezeichnen.

Planck entdeckte eine ungewähnliche Synchrotron-Strahlung im Zentrum unserer Milchstrasse. Diese Strahlung passt zu keinem bekannten Phänomen, so dass dafür nur noch Annihilation Dunkler Materie in Frage kommt. Für sich allein genommen, könnte man die Plack-Messung zwar als starken Hinweis sehen, aber noch nicht als Beweis. Jedoch meldet sein einigen Monaten die Sonde Fermi auch eine ungewöhnliche Messung energiereicher Photonen, für die es keine bekannten Prozesse gibt, aus dem Zentrum der Milchstrasse. Die Planck- und Fermi-Messungen stimmen zum einen gut überein und zum anderen passen sie auch zu theoretischen Voraussagen über die Dunkle Materie, so das für mich der Fall klar ist.

Siehe zum Beispiel space.com:

Strange radiation streaming from the core of our Milky Way galaxy may be a long-sought signal of dark matter, the elusive stuff thought to make up much of the universe, a new study reports.

Researchers using the European Space Agency's Planck satellite have characterized in great detail the radiation that forms a mysterious haze at the center of our galaxy. And they suspect the fog isn't generated by the "normal" matter that makes up everything we can see and measure.

"The radiation cannot be explained by the structural mechanisms in the galaxy, and it cannot be radiation from supernova explosions," study co-author Pavel Naselsky, of the Niels Bohr Institute at the University of Copenhagen in Denmark, said in a statement.

"We believe that this could be proof of dark matter," he added. "Otherwise, we have discovered [an] absolutely new (and unknown for physics) mechanism of acceleration of particles in the galactic center."

"We know from theoretical predictions that the concentration of dark matter particles around the center of galaxies is very high, and we have a strong argument they can collide there and in the collision electrons and positrons are formed," Naselsky said.

"These electrons and positrons start to rotate around the magnetic field at the center of the galaxy and in doing so produce this very unusual synchrotron radiation," he added.

Thus, the researchers may be seeing microwave radiation released by the annihilation of dark matter. The findings appear to fit in with recent observations by the Fermi Gamma-Ray Space Telescope, which spotted a glow of gamma-ray light at the center of the Milky Way that may also be attributable to dark matter annihilation.

"The microwave haze morphology is consistent with that of the Fermi gamma-ray 'haze' or 'bubbles,' indicating that we have a multi-wavelength view of a distinct component of our galaxy," the researchers wrote in a paper reporting their findings posted on the online astronomy preprint site arXiv.org. The study has been submitted to the journal Astronomy and Astrophysics.

Vor einiger Zeit habe ich ja zwei interessante Vorträge zu Pythagoras und Einstein vorgestellt, hier und hier. Heute möchte ich nun auflösen, worauf ich hinaus will:
Allen bekannt ist ja die Energie-Masse-Äquivalenz-Formel von Einstein

e = mc^2

Doch diese populäre Form verbirgt mehr, als sie zeigt, denn sie gilt nur für Ruhemassen, also wenn sich die Teilchen nicht bewegen. Das ist aber die Ausnahme und nicht die Regel.

Allgemein gilt daher der Ausdruck

e = mc^2 * (1 - (v/c)^2)^(-1/2)

Wobei v die Geschwindigkeit ist. Für den Spezialfall v = 0 haben wir also die bekannte Formel. Daher nehmen wir den allgemeineren Fall 0 < v < c.
Der Wurzelausdruck unter dem Bruchstrich wird aufgelöst mittels

e^2 * (1 - (v/c)^2) = m^2 * c^4

e^2 - (vmc)^2 = m^2 * c^4

Für mv haben wir den Impuls p = mv und somit

e^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2

Und das ist nichts anderes als Pythagoras.

Wichtig ist hierbei, dass nicht nur Pythagoras benutzt wurde, um die allgmeine Formel herzuleiten, sondern dass Pythagoras wirklich am Ende der Umformungen erhalten bleibt und ein so altes Gesetz in einer der leistungsfähigsten Theoreme heutiger Physik an prominenter Stelle wieder auftaucht. Eine geometrische Deutung der Energie/Masse-Äquivalenz drängt sich damit geradezu auf!

Was schon einige Jahre vermutet wurde, konnte nun unabhängig belegt werden: Die Sonne beeinflusst radioaktive Zerfallsraten: Die Zerfallsrate ist bei Sonnennähe am höchsten, bei Sonnenferne am niedrigsten.

Berichtet welt der physik:

„Es ist das erste Mal, dass dasselbe Isotop bei zwei verschiedenen Experimenten in zwei unterschiedlichen Laboren verwendet wurde – und denselben Effekt gezeigt hat“, erläutert Ephraim Fischbach von der Purdue University in West Lafayette im US-Bundestaat Indiana. Fischbach war 2006 durch Zufall darauf gestoßen, dass der Zerfall von Mangan-54 sich 39 Stunden vor großen Eruptionen auf der Sonne geringfügig ändert. Systematische Messungen führten dann auf die Entdeckung einer jährlichen Periodizität der Zerfallsrate, sowie auf Schwankungen im Einklang mit der Rotationsdauer und dem Aktivitätszyklus der Sonne.

Doch die Existenz des Effekts blieb bislang unter Physikern umstritten. Denn Experimente anderer Forschungsgruppen mit anderen Isotopen lieferten widersprüchliche Ergebnisse. Teils fanden die Wissenschaftler ähnliche Variationen, teils keine Hinweise darauf. Fischbach und seine Kollegen haben nun die von 2005 bis 2011 gesammelten Kalibrationsdaten eines Strahlungsmessgeräts am Forschungsreaktor der Ohio State University ausgewertet. Die Daten zeigen, so berichtet das Team, eine signifikante jährliche Variation der Zerfallsrate von Clor-36 in Abhängigkeit vom Abstand Erde-Sonne. Die Messungen stimmen zudem mit früheren Untersuchungen des Zerfalls von Chlor-36 am Brookhaven National Laboratory überein.

Die Schwankungen der Zerfallsrate zeigen sich beim sogenannten Beta-Zerfall von Atomkernen, an dem Neutrinos beteiligt sind. Fischbach und seine Kollegen äußern daher die Vermutung, dass die von der Sonne kommenden Neutrinos den Kernzerfall beeinflussen.

Natürlich wieder einmal die Neutrinos als 'Übeltäter'. Aufgrund ihrer Bedeutng in der Urwort-Theorie kein Wunder!

In einem Magneten konnte nun ein analoger Fall zum Higgs-Mechanismus für Elementarteilchen beobachtet werden: Monopole, die keine Masse besitzen, konnten sich bei einer sehr tiefen Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt plötzlich ausrichten. Dies war nur dadurch möglich, dass diesen Monopole eine Masse zugewiesen wurde entdprechend dem Higgs-Mechanismus. Dazu ein Artikel auf pro physik.

Und nun der eigentliche Grund für die letzten beiden Vorträge. Ahnt schon jemand, worauf ich hinaus will?

Wieder aus einem bestimmten Grund, nun dieser Vortrag zur binomische Formel: