deSignale

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...

Die ersten Hinweise auf ein Higgs-Boson von 125 GeV/c2 sind - wenn sie sich denn bewahrheiten - viel sensationeller, als es den ersten Anschein hat und es auch in der Weltpresse dargestellt wurde. Wenn sich die Messdaten weiter erhärten, dann würden wir es mit einem Higgs-Boson zu tun haben, dass sich wie ein Standardmodell-Higgs verhält, das es aber bei der Masse von 125 GeV nicht geben dürfte, weil dann die Massen anderer elementarer Partikel wie Protonen viel größer sein müssten, als sie gemessen werden.

Hingegen hat schon im August 2011 auf einer Konferenz Gordon Kane aufgezeigt, dass es nach Berechnungen der M-Theorie genau ein solches mit Standard-Eigenschaften und ca. 125 GeV Masse Higgs-Boson geben muss. Es wäre eine echte Vorhersage der M-Theorie, die sieben weitere Raumdimensionen besitzt!

Doch ich brauche das nicht alles selbst wiederholen. In wissenschaft-online.de hat Gordon Kane selbst das Wort (eine Übersetzung aud einem Nature-Artikel)
hier.

Daraus:

Einen gewichtigen und unerwarteten Hinweis, wo die Reise hinführen könnte, liefert ausgerechnet die Beobachtung, dass sich das Higgs-Teilchen in den Daten wie ein "Standardmodell-Higgs" verhält. Das aber sollte im Rahmen des Standardmodells eigentlich überhaupt nicht möglich sein.

Gemäß der relativistischen Quantenfeldtheorie sind für die Higgs-Masse erhebliche Quantenkorrekturen notwendig, die seine Masse selbst um ein Vielfaches übersteigen. Weil nun die Massen grundlegender Teilchen wie Quarks, Leptonen oder W- und Z-Bosonen ihrerseits von der Masse des Higgs-Teilchens abhängen, würde ihnen das Standardmodell Massen zuschreiben, die um Größenordnungen über dem liegen, was Wissenschaftler seit Jahren messen.

Ein gewichtiges Problem, das sich jedoch umgehen lässt: Erweitert man das Standardmodell in Richtung Supersymmetrie, wandeln sich auch die Eigenschaften des vorhergesagten Higgs-Bosons. Sein Verhalten in den Gleichungen ändert sich, und die Theorie deckt sich wieder mit der Erfahrung.

In der Physik hat man lange vermutet, dass sich das Higgs in genau dieser supersymmetrischen Form zeigen würde. Warum aber finden wir nun Hinweise auf dessen eigentlich unmögliche Standardmodellvariante? Die Lösung dieses Rätsels könnte uns einen großen Schritt näher an die zugrundeliegende Theorie führen, die eines Tages das Standardmodell erweitern wird.

Ein Erklärungsansatz etwa kommt aus ganz unerwarteter Richtung: der Stringtheorie oder ihrer Erweiterung, der M-Theorie. Anders als viele glauben, lassen sich doch konkrete Vorhersagen über die Welt aus der Stringtheorie ableiten, sofern man die 10- oder 11-dimensionale Theorie zunächst auf vier Dimensionen "kompaktifiziert" – die übrigen sechs oder sieben werden dabei auf engstem Raum zusammengerollt. In den letzten Jahren hat es beträchtliche Fortschritte bei diesem Unterfangen gegeben; auch die Felder, mit denen sich die zusammengerollten Dimensionen beschreiben lassen, können immer besser stabilisiert werden.

Gemeinsam mit meinen Kollegen habe ich die allgemeinere Stringtheorie und die M-Theorie in einer Form untersucht, die mit den Erkenntnissen der Kosmologie im Einklang steht und den Mechanismus enthält, mit dem Higgs-Teilchen Masse erzeugen. Dabei konnten wir zeigen, dass sich das leichteste Higgs-Boson sehr ähnlich dem Standardmodell-Higgs verhält. Und mehr noch: Es hat eine Masse von rund 125 GeV – exakt so viel, wie am Cern beobachtet.

Die Resultate unserer Berechnungen haben wir vergangenen August auf der internationalen String Phenomenology Conference in Madison, US-Bundesstaat Wisconsin, erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

Laut derselben Stringtheorie – genauer gesagt handelt es sich um die M-Theorie –, die die Higgs-Masse korrekt vorhergesagt hatte, ist zu erwarten, dass demnächst eine ganze Anzahl von supersymmetrischen Partnerteilchen am LHC entdeckt werden. Nach solchen Partikeln, zu denen beispielsweise die Gluinos – die Superpartner der Gluonen, die die starke Kernkraft übertragen – zählen, ist allerdings bislang in den Beschleunigerdaten noch gar nicht gesucht worden. Auch hier gäbe die Stringtheorie Anhaltspunkte, anhand welcher Zerfallsprodukte sich die Teilchen verraten müssten: Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Top- und Bottomquarks.


Man darf also gespannt sein!

Während fast alle gebannt zum LHC schauen und sich fragen, ob das Higgs Boson nun gefunden wurde oder nicht, startet ein anderes sehr wichtiges Vorhaben. Es geht dabei um die Suche nach sogenannten 'versteckten Photonen'. Was diese genau sind und welche Revolution sie auslösen können, so man sie detektiert, beschriebt astronews.com hier.

Die versteckten Photonen, so sagen es zumindest bestimmte von der Stringtheorie inspirierte Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysiker voraus, sollen in großer Zahl in lichtstarken Objekten wie der Sonne entstehen. Sie können, ähnlich wie die besser dafür bekannten Neutrinos, ihren Zustand ändern und sich mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit in normale (elektromagnetische) Photonen umwandeln. Diese können dann mit einem Lichtteilchen-Teleskop, in das von außen kein Licht gelangen darf, nachgewiesen werden. Und genau dies will das Team nun in Hamburg versuchen.

Dazu wurde an der Sternwarte gerade das erste Telescope for Solar Hidden Photon Search (TSHIPS I) installiert und probeweise in Betrieb genommen. Es besteht aus einer langen luftleeren und auf die Sonne ausgerichteten optischen Reaktionskammer. Wegen der vermutlich sehr schwachen Signale, und da nur die im Teleskop entstehenden Photonen detektiert werden sollen, müssen die Optik und der hochempfindliche Detektor sorgfältig gegen jegliches Umgebungslicht abgeschirmt werden. Mit ersten aussagefähigen Messungen rechnen die Wissenschaftler bereits nach wenigen Wochen.

In den Medien werden die Jahresergebnisse der Forschungen am LHC des Cern ausgiebig behandelt, soll es doch erste positive Hinweise auf das Higgs-Boson geben. Einen schönen Hintergrundbericht zu den Ergebnissen liefert astronews.com hier.

Persönlich hoffe ich immer noch auf eine Doppelspitze, will sagen, auf zwei Higgs-Bosonen in diesem Bereich von 116 - 127 GeV, denn das wäre sehr aufregend und würde das Standardmodell verlassen!

Jedenfalls bin ich froh, dass ich nicht - wie vorgeschlagen - die Energiegrenze weiter raufsetzte, als ich in meiner letzten Abhandlung zur Urwort-Theorie und der energieabhängigen Feinstrukturkonstante meinte, dass man weitere Teilchen deutlich über 100 GeV finden wird. Da dachten andere, dass man das Higgs noch im Bereich um 140 GeV finden könnte und daher die Untergrenze ruhig bei 130 GeV liegen sollte. Aber das gaben meine Berechnungen eben nicht her.