deSignale

Neben dem Higgs-Boson gibt es in diesem Jahr noch zumindest eine weitere abschließend zu bestätigende Entdeckung auf der Agenda des LHC. Die Rede ist von der großen CP-Verletzung, für die man ernstzunehmende Hinweise (über 3 Sigma) gefunden hat. Was es mit der großen CP-Verletzung auf sich hat, erklärt in einem hervorragenden Artikel pro-physik.de hier:

Dass auch die Natur einen Unterschied zwischen Bild und Spiegelbild macht, hatte die Physikerin Chien-Shiung Wu 1956 nach Diskussionen mit den späteren Nobelpreisträgern Tsung-Dao Lee und Chen Ning Yang am Betazerfall von Kobaltkernen nachgewiesen. Die für den Zerfall verantwortliche schwache Wechselwirkung verletzt die Parität P oder Spiegelsymmetrie.

Doch auch die CP-Symmetrie, bei der zudem noch jedes Elementarteilchen durch sein Antiteilchen ersetzt wird, wird durch die schwache Wechselwirkung verletzt. Das hatten Forscher um James Cronin und Val Fitch 1964 am Zerfall langlebiger neutraler K-Mesonen beobachtet. Erst die CPT-Symmetrie, die zusätzlich eine Zeitumkehr enthält, wird von der Natur respektiert.

Allerdings ist die beobachtete CP-Verletzung, die in Einklang mit dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik steht, winzig klein. Mit dem aus ihr folgenden Unterschied zwischen Materie und Antimaterie ließe sich für das Universum allenfalls ein Materieüberschuss erklären, der einer Galaxie entspricht, während es tatsächlich etwa eine Billiarde Galaxien gibt, aber keine uns bekannten Anti-Galaxien. Auch andere Experimente, bei denen der Zerfall von B-Mesonen untersucht wurde, hatten keine CP-Verletzung von ausreichender Stärke ergeben.

Mit dem large Hadron Collider scheint man jetzt einer stärkere Verletzung der CP-Symmetrie beim Zerfall von neutralen D-Meson beobachtet zu haben, die aus einem Charm-Quark und einem Up-Antiquark bestehen. Die LHCb-Kollaboration hat untersucht, wie neutrale D-Mesonen und ihre Antiteilchen in Paare von Kaonen oder Pionen zerfallen. Die große Zahl der beobachteten Zerfälle ermöglichte es den Forschern, die Unterschiede im Verhalten der Mesonen und der Antimesonen sehr genau zu messen.

Es stellte sich heraus, dass die D-Mesonen etwas häufiger in Pion-Antipion-Paare zerfallen als die D-Antimesonen, während diese wiederum etwas häufiger in Kaon-Antikaon-Paare zerfallen als die D-Mesonen. Teilchen und Antiteilchen unterscheiden sich demnach in ihrem Verhalten, wobei die CP-Symmetrie verletzt wird. Die statistische Signifikanz dieses Resultats liegt allerdings bisher nur bei 3,5 σ, während man von einer Entdeckung erst bei 5 σ sprechen kann.

Die nun beobachtete Verletzung der CP-Symmetrie ist etwa zehnmal so groß, als man es mit Hilfe der schwachen Wechselwirkung erklären kann. Bisher kann man jedoch nicht ausschließen, dass bei dieser Symmetrieverletzung auch die starke Wechselwirkung eine Rolle spielt. Doch möglicherweise lässt sich die relativ große Symmetrieverletzung nicht mehr im Rahmen des Standardmodells erklären, sondern nur mit Hilfe von supersymmetrischen Theorien. Weitere Experimente, die die Statistik verbessern, sollen hier die Klärung bringen.

Meine angekündigte Abhandlung ist jetzt online: utsusy_v1 (pdf, 290 KB) .

Zusammenfassung:

Zunächst wird für die Urzahlenmenge des Apeiron nach
Hedwig Conrad-Martius [CM] gezeigt, dass dieser nur ein Spezialfall von parallelen
Zahlenmengen ist. Daraus ergibt sich für die Theorie nach Burkhard Heim [W] eine
wesentliche Vereinfachung, was anhand der reziproken Feinstrukturkonstante belegt
wird. Mit dieser Vorarbeit wird dann unter Verwendung der von Michael König
entdeckten Urwort-Matrix [K] gezeigt, wie mit Hilfe der vom Autor andernorts
bereitgestellten Ergebnisse [L2] strukturell supersymmetrische und andere exotische Teilcheneigenschaften als fundamentale Bestandteile der Urwort-Theorie resultieren.
Ferner wird der Weinbergwinkel hergeleitet. Abschließend wird dann eine Abschätzung für die Masse des supersymmetrischen Partners des Top-Quarks zu 688 ± 43 GeV/c2 vorgenommen.

* Die Abhandlung wurde auch bei Borderland of Science in der Rubrik - Neue Wege der Physik/ Teilchenphysik - eingereicht.

* Zum Verständnis für die neue Abhandlung ist es unerlässlich, die Abhandlung utdimfeinstruktur (pdf, 374 KB) studiert zu haben, denn ich beziehe mich oft auf ihr und setze Kenntnis die zuvor gemachten Herleitung voraus!

Letztes Wochenende konnte ich nun eine passable Abschätzung für den supersymmetrischen Partner des Top-Quarks berechnen. Dies unter der Voraussetzung, dass das Top-Quark wirklich das schwerste Fermion des Standardmodells ist.

Es ergibt sich dann eine Masse des SUSY-Partners des Top-Quarks von 688 +/- 43 GeV/c^2 !

Hoffe in einer Woche endlich die Abhandlung präsentieren zu können.

Die angekündigte Abhnadlung (siehe hier) zum Zusammenhang von Supersymmetrie und der Urwort-Theorie macht Fortschritte, doch benötigt noch etwas Zeit. Während der Abfassung konnte ich aber ganz leicht auch noch den Weinbergwinkel der elektroschwachen Theorie strukturell auf zwei verschiedenen Wegen herleiten!

Also: Noch ein wenig Geduld. Es lohnt sich!

Science daily berichtet über die Entdeckung einer neuen Art der Neutrino-Transformation. Was mich in diesem Zusammenhang aber auch interessiert, ist die dabei vorgenommene Ermittlung des Mischungswinkels von Theta_13:

Er ist nicht nur knapp größer Null, sondern sehr viel größer, als man bislang - in der Mainstream-Physik - erwarten konnte. Wie ich schon schrieb ( siehe hier), ist aber im Rahmen der Urwort-Theorie Theta_13 > 0 absolut notwendig. Das dieser Mischungswinkel nun aber gleich deutlich größer als Null ist, kommt der Urwort-Theorie viel mehr entgegen und ist schon eine hinreichende Eigenschaft.

Zum science daily Artikel hier.

Daraus:

The copious data revealed for the first time the strong signal of the effect that the scientists were searching for, a so‑called "mixing angle" named theta one-three (written θ13), which the researchers measured with unmatched precision. Theta one-three, the last mixing angle to be precisely measured, expresses how electron neutrinos and their antineutrino counterparts mix and change into the other flavors. The Daya Bay collaboration's first results indicate that sin2 2 θ13 is equal to 0.092 plus or minus 0.017.

"This is a new type of neutrino oscillation, and it is surprisingly large," says Yifang Wang of China's Institute of High Energy Physics (IHEP), co-spokesperson and Chinese project manager of the Daya Bay experiment. "Our precise measurement will complete the understanding of the neutrino oscillation and pave the way for the future understanding of matter-antimatter asymmetry in the universe."

(DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory (2012, March 8). Daya Bay: Discovery of new kind of neutrino transformation. ScienceDaily. Retrieved March 9, 2012, from http://www.sciencedaily.com­; /releases/2012/03/120308071054.htm
)

Auf einer Konferenz in Italien bestätigten Forscher des Tevatron-Beschleunigers, der letztes Jahr leider abgeschaltet wurde, dass in ihren Daten klare Hinweise auf Signale eines Higgs-Bosons gefunden wurden. Die Signifikanz der Kombination von D0/CDF liegt bei 2,2 Sigma. Das ist für sich genommen noch nicht überragend (die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um statistisches Raumschen handelt liegt dabei um die 10%), aber im Zusammenhang mit den vollkommen unabhängigen Messungen am LHC ist das eine klare Bestätigung.

Insbesondere ist das interessant, weil beim Tevatron zwar weniger Energie als ´beim LHC zum Einsatz kommt, dafür aber Protonen auf Anti-Protonen treffen, während beim LHC Protonen auf Protonen geschossen werden. Wir haben also nicht nur zwei unabhängige Messungen vorliegen, sondern auch zwei unterschiedliche Expermente.

Wenn man will kann man nun alle Ergebnisse von D0/CDF (2,2 Sigma) und ATLAS/CMS ( 4,3 Sigma ) kombinieren und würde dann in der Tat die 5 Sigma, die für eine Entdeckungsmeldung notwendig sind, erreichen. Aber im vorliegenden Fall machen die Experten nur inoffiziell Gebrauch davon.

Mehr Hintergründe und eine vorsichtige Einschätzung gibt Matt Strassler hier.

Eine nun abgeschlossene Beobachtung eines Galaxienhaufens stellt bisherige Theorie zum Verhalten von Dunkler Materie in Frage, wie astronews.com berichtet: hier:

Im Falle von Abell 520 lieferte eine solche Analyse nun ein unerwartetes Ergebnis: Offenbar hat sich die Dunkle Materie in der 2,4 Milliarden Lichtjahre entfernten Haufenkollision in einem "dunklen Kern" gesammelt, in dem es vergleichsweise wenig Galaxien gibt. Die meisten Galaxien haben den zentralen Ort der Kollision bereits wieder verlassen.

"Dieses Ergebnis ist schon recht verblüffend", urteilt James Jee von der University of California in Davis, der auch Hauptautor eines Fachartikels über die Studie in der Zeitschrift Astrophysical Journal ist. "Die Dunkle Materie verhält sich nicht wie wir vorhergesagt haben und es ist nicht klar, was dort eigentlich passiert. Es ist sehr schwierig diese Hubble-Beobachtungen mit den aktuellen Theorien über Galaxienentstehung und Dunkle Materie in Einklang zu bringen."

...

"Wir kennen vielleicht sechs Beispiele für Kollisionen von Galaxienhaufen mit großer Geschwindigkeit, bei denen die Verteilung der Dunklen Materie bestimmt wurde", so Jee. "Der Bullet-Cluster und Abell 520 sind die beiden mit den deutlichsten Anzeichen für eine Verschmelzung vor relativ kurzer Zeit. Und diese beiden Beispiele widersprechen sich. Keine einzelne Theorie kann das unterschiedliche Verhalten der Dunklen Materie in diesen beiden Kollisionen erklären. Wir brauchen einfach mehr Beispiele."

So bleibt die Ursache für die überraschende Verteilung der Dunklen Materie in Abell 520 zunächst Spekulation. Doch es gibt Erklärungsversuche: So könnte es sich bei Abell 520 um eine komplexere Kollision handeln als beim Bullet-Cluster und hier beispielsweise drei Galaxienhaufen beteiligt gewesen sein. Es wäre auch möglich, dass es im Zentrum des Systems mehr Galaxien gibt als Hubble beobachten konnte, weil sie einfach zu lichtschwach sind. Diese Galaxien müssten dann aber deutlich weniger Sterne enthalten als normale Galaxien.

Eine weitere Möglichkeit besteht zudem darin, dass es Dunkle Materie gibt, die in gewisser Weise "klebrig" ist. Während normale Materie bei Kollisionen abgebremst wird, sollte dies bei Dunkler Materie eigentlich nicht der Fall sein - es sei denn, dass es auch Dunkle Materie gibt, die mit sich selbst wechselwirken kann und deswegen bei einer Kollision zurückbleibt.


Für mich ist die letzte Erklärungsmöglichkeit einer Dunklen Materie, die mit sich selbst wechselwirkt, am interessantesten. Mal sehen, was die Cumputersimulationen ergeben...

Genauso, wie sich die Meldungen überschlugen, als OPERA überlichtschnelle Neutrinos in Aussicht stellte, gibt es jetzt gleich Meldungen, dass die Messungen fehlerhaft wären, nur weil OPERA nun nach eingehender Überprüfung der Anlage zwei mögliche Schwachpunkte identifiziert hat. Diese Vorgehensweise ist absolut professionell, stellt aber noch keine Absage an die früheren Ergebnisse dar.

Genauso, wie ich damals sagte, dass man weitere Tests und Überprüfungen abwarten müsste, genauso ist es jetzt schon zu früh, die damaligen Ergebnisse in den Papierkorb zu werfen. Matt Strassler hat dazu einen ausgewogenen Blog-Beitrag geschrieben: hier.

Im Mai werden wir mehr erfahren...

Im Dezember letzten Jahres wurde ja vermeldet, dass die Hauptexperimente am LHC gute Hinweise haben, dass sich etwa bei 125 GeV ein dem Standard-Higgs ähnliches Signal detektieren ließ. Statistisch wurde die Signifikanz auf immerhin 3,8 Sigma (Standardabweichungen) angegeben. Damals waren aber noch nicht alle Daten des CMS-Experiments ausgewertet und einige Unken meinten, dass, wenn CMS alle Daten des damaligen Testlaufs vorliegen hätten, das Signal verschwinden dürfte. Das Gegenteil ist der Fall. CMS hat nun alle Auswertungen abgeschlossen und insgesamt steigt die Signifikanz nun auf 4,3 Sigma (als Endeckung gilt ein Signal mit einer Signifikanz von mindestens 5 Sigma)!

Der Blog des angesehenen Journals Nature bringt die Hintergründe hier.

Neben meinem Hausbau beschäftige ich mich unter anderem auch noch intensiv um meine Berechnungen zur Urwort-Theorie. Aufbauend aus meiner letzten Arbeit ( utdimfeinstruktur (pdf, 374 KB) ) kann ich nun feststellen: Sobald die Zeitdimension generiert wird, also für t > 0, ist Supersymmetrie von der Urwort-Theorie nicht nur erlaubt, sondern gefordert!

Ich hoffe spätestens Anfang März meine dritte Abhandlung zur Urwort-Theorie vorlegen zu können, die genau dieses Ergebnis mathematisch herleitet und noch einiges mehr...