deSignale

In wenigen Wochen soll es erste Ergebnisse geben, die Messreihen von AMS-O2 auswerten. AMS-02 ist eine Appartur, die an der Internationalen Space Station ISS montiert wurde, um nach verdächtigen Prozessen zu suchen, die auf Annihilation von Materie mit Anti-Materie schließen lassen.

Eine Folge davon sind auch mögliche Signaturen für Teilchen, wie sie für die Dunkle Materie infrage kommen.

Einen ersten Bericht über die kommenden Ergebnisse gibt space.com.

Es hat einen Durchbruch im Bereich der Geometrie gegeben, die lange vermutete Existenz von Metriken, die zugleich jene Eigenschaften nach Einstein und auch nach Kähler genügen, ist nun bewiesen (bzw. der noch ungeprüfte Beweis wird behauptet).

Ich verweise mal auf einen Blog-Beitrag, der mehrere Links zum Thema enthält: hier

Noch ein Blog-Beitrag mit Hintergrundinfos auf deutsch hier.

Wenn man sich so in Kreisen der Teilchenphysiker umhört, dann gibt es bezüglich der Supersymmetrie unterschiedliche Gründe, warum ihre Befürworter nach wie vor von ihrer Existenz ausgehen, obwohl die bisherigen Ergebnisse des LHC (offiziell) noch keine Anzeichen für SUSY-Teilchen geliefert haben.

Drei Hauptargumente werden dafür genannt, wobei sie von Physiker zu Physiker unterschiedlich gewichtet werden:

a) Die Superstringtheorie/M-Theorie ist der beste Mainstream-Kandidat für eine Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantentheorie. Die Superstringtheorie fordert aber die Existenz der SUSY, daher besteht der Wunsch nach der Existenz der SUSY, weil sonst die Superstringtheorie widerlegt wäre.
b) Mit der SUSY kann man das Hierarchieproblem lösen.
c) Mit der SUSY lässt sich ein natürlicher Teilchen-Kandidat für die Dunkle Materie herleiten.

Für mich sind diese Argumente nicht ausschlaggebend, daher kurz einige Kommentare dazu:

zu a) Für mich ist die Superstringtheorie/M-Theorie in der Tat ein interessantes Konzept, das einige grundlegende Ideen, wie Extradimensionen und Dualitäten etc. in der theoretischen Physik nutzbar macht. Doch sind ihre Mittel noch zu sehr auf bestehende Paradigmen beschränkt und daher kann dieses Konzept nicht die Wirklichkeit in ihrer Fülle abbilden. Daher besitzt für mich die SUSY nicht die dringende Notwendigkeit, um die Superstringtheorie am Leben zu halten.

zu b) Eventuell kann man mit der SUSY das Hierarchieproblem lösen. Aber aus meinen Arbeiten im Zusammenhang mit der Urwort-Theorie, präferiere ich Varianten der SUSY, die keine Lösung für das Hierarchieproblem darstellen. Im Rahmen der Heimtheorie lässt sich dieses Problem auch ganz anders beschreiben und stellt darin auch kein Problem dar. Als Bestandteil der Urworttheorie sind solche Fragen auch im Zusammenhang mit der Natürlichkeit einer Theorie ganz anders gestellt und beantwortet. Deswegen ist die SUSY daher auch nicht notwendig.

zu c) Vielleicht liefert die SUSY einen kleinen Bestandteil der Dunklen Materie, aber ich denke nicht, dass es nicht nur eine Art Dunkler Materie gibt und das leichteste SUSY-Teilchen bei weitem nicht den Löwen-Anteil in der Gesamtbilanz hat. Im Rahmen der Urwort-Theorie erklärt sich die Dunkle Materie noch ganz anders. Auch dafür bedarf es also nicht der SUSY.


Warum halte ich dann die Existenz der SUSY für wichtig?

Mein schwächstes Argument zuerst:
Im Rahmen meiner Arbeit zur Urwort-Theorie (utsusy_v1 (pdf, 290 KB) ) habe ich gezeigt, dass eine strukturelle SUSY in der Natur ermöglicht wird. Aufgrund dieser Möglichkeit, meine ich, dass diese Möglichkeit auch realisiert ist.

Mein Hauptargument:
Es sind die Zahlen!

In der Natur gibt es unterschiedliche Teilchenarten mit unterschiedlichem Spin.

Wir kennen Teilchen mit dem Spinquantenzahl 1/2 und 1 = 2/2. Seit der Entdeckung eines Higgs-Bosons, kennen wir auch ein Teilchen mit der Spinquantenzahl 0 = 0/2. Wenn wir das Graviton dazunehmen, das bislang noch nie direkt gesehen wurde, dann haben wir auch ein Teilchen mit der Spinquantenzahl 2 = 4/2.

Somit sehen wir Spinquantenzahlen

0/2, 1/2, 2/2, 4/2

Was fehlt?

Ein Teilchen mit der Spinquantenzahl 3/2!

Und ein solches Teilchen bekommen wir nur über die SUSY.

Selbstverständlich ist es möglich, dass dort in der Natur einfach eine Lücke ist, doch daran glaube ich nicht. Viel interessanter ist die Möglichkeit, dass wir das Graviton deswegen noch nicht gesehen haben, weil die Gravitation kein solches Austauschteilchen besitzt. Damit hätten wir also auch keine Spinquantenzahl 4/2 und wir bräuchten die Lücke 3/2 nicht zu schließen.

Tatsächlich funktioniert die Gravitation wohl doch etwas anders, als man bislang meint, dennoch gibt es aber m.E. ein Teilchen mit der Eigenschaft des Gravitons, um in diesem Zusammenhang u.a. die Energiebilanz sauber zu halten.

Zur Zeit habe ich viele Durchbrüche im Rahmen meiner Arbeiten zur theoretischen Physik (Urwort- Heim-Theorie) und durch mathematische Konstrukte daraus auch auf dem Gebiet meiner Primzahlenforschung.

Wenn man insbesondere meine Arbeiten utsusy_v1 (pdf, 290 KB) und utstophiggs_v1 (pdf, 15 KB) aufmerksam gelesen hat, dann kann es nicht verwundern, dass ich eine sehr genaue Abschätzung für das Gluino gefunden habe.

Zwar kommt das Gluino nicht direkt in der Heim-Theorie vor, sondern es gibt dafür indirekte Zustandsströme im Atomkern, doch lässt sich dies als acht Teilchen darstellen.

Für die supersymmetrischen Partner ergibt sich daher für ein Gluino eine Masse von

Gluon_Masse + 2^6 + 2^5 + 2^3 = 104 + 2 GeV/c^2

Selbstverständlich gilt das nur, sofern das Higgs-Teilchen kein reines Standard-Higgs ist.

Schon im letzten Monat wurde angemerkt, dass bestimmte Messergebnisse weder vom CMS- noch vom ATLAS-Experiment des LHC des Cern veröffentlicht wurden. Sie wurden ausgespart. Und es waren genau jene Messergebnisse, die den Diphotonen-Kanal betrafen, wo schon zuvor ein höherer Ausschlag gesehen wurde, als es vom Standardmodell zu erwarten gewesen wäre.

Nun legt das ATLAS-Experiment seine Daten vor:
Zum einen ist die Eindeutigkeit der Higgs-Masse bei rund 125 GeV/c^2 verschwunden, wir haben nun zwei Peaks bei 123,5 und 126,6 GeV/c^2. Zum anderen verschwindet der Überschuss im Diphotonen-Kanal trotz einer viel größeren Datenmenge nicht.

Es gibt noch weitere offene Fragen, aber zumindest wurden diese beiden Massanomalien nun bekannt, wie hier nachzulesen ist. Es bleibt spannend. Die nächste bedeutende Konferenz zum Thema soll im März 2013 stattfinden und hoffentlich Klarheit bringen...

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.