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03.11.10 · 23:15 Uhr
Ein funkelndes Ereignis am LHC
Kategorie: Naturwissenschaften · Kommentare: 15
Gestern und heute hat die CMS-Kollaboration, also eines der Experimente am LHC, zwei kurze Videos veröffentlicht die ein sehr interessantes Ereignis am 24. September 2010 zeigen, ein Zerfall der ein Goldener Kanal sein könnte.
Goldener Kanal? Was soll denn das sein? Ich habe auch erst gegoogled, dass es keine Sauerei ist, aber nein, außer einem tschechischen Kanal bezeichnet man damit den Zerfallskanal ZZ* -> μμμμ. Ok, ich bin ungenau, denn eigentlich bezeichnet man damit einen Zerfallskanal der noch etwas vorher startet, und tatsächlich beobachtet hat man nur das Ende davon. Hier ist aber zunächst die Kollision:
Und nochmal das Ergebnis:
Was also in der Kollision da wegfliegt, ist ein ganzer Wust an gelben Linien die innerhalb der Kammer bleiben, z.B. Elektronen, und dann vier weiße Linien, die kaum gekrümmt nach außen laufen. Das sind vier Myonen μ, die aus zwei Z-Bosonen, den dicken Vermittlern der Schwachen Wechselwirkung, stammen.
Und warum sind solche Ereignisse jetzt so interessant? Schauen wir uns mal dieses Bild (von hier) an:
Der Plot zeigt auf der x-Achse die Masse des Higgs-Bosons, und darüber die Wahrscheinlichkeit, in bestimmte Teilchen zu zerfallen. Man sieht, für höhere Massen dominieren die Zerfälle in WW (die geladenen Cousins der Z) und ZZ.
Die ZZ wiederum zerfallen z.B. in vier Leptonen. Myonen sind leichter zu detektieren als Elektronen, weil sie keine Schauer in der Kammer machen und kaum Bremsstrahlung abgeben. Sie werden sogar erst außerhalb der inneren Kammer detektiert. Deswegen nennt man den Kanal H -> ZZ* -> μμμμ den Goldenen Kanal. Weil er so ein schöner und sauberer Weg wäre, das Higgs zu finden. Wenn es schwerer als 135 GeV ist.
Heißt das, man hat schon ein Higgs gefunden? Nein, es gibt auch andere Wege zwei Z zu erzeugen, ohne ein Higgs aufzuscheuchen. Und selbst wenn es diese nicht gäbe, nur wenn man viel Statistik hat kann man schließlich in den Kurven feststellen, dass es da eine Resonanz gibt die ein Teilchen sein muss...
Aber es ist eine spannende Entdeckung, und man dürfte es wohl zurecht als Higgs-Kandidat bezeichnen.
(via @sc_k)
P.S.: Ich komme übrigens nicht drum rum, drauf hinzuweisen dass es ja auch Zerfälle nach ZZ und zwei Top-Quarks geben könnte, zumindest aus Higgs-Paaren. Das wäre dann wohl der "Beard-Prozess", und das obwohl Physiker doch selten "Sharp Dressed Men" sind.
Autor: Jörg· 15 Kommentare· Permalink· Trackback-URL
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Kommentare (15)
Gibt es hierzu ausser diesen Animationen Videos?
Zerfallskanal ZZ* -> μμμμ und Kanal H -> ZZ* -> μμμμ wird nich korrekt dargestellt.
Nein, das sind die einzigen Videos/Infos die ich dazu gefunden habe.
Was wird denn nicht korrekt dargestellt? Die 'my'?
Ich sehe nach den Pfeilen 3 Kästchen µ 1 Kasten µµµ. Ohne blancs dazwischen.
Vor und zwischen die µ haben sich 4 Klingelzeichen (ASCII-Code: 7) eingeschlichen.
Wie schauts jetzt aus? Habe die kopierten My durch die HTML-Entity ersetzt.
3kästchen μμμμ
/edit Joerg: Tatsächlich, da hat sich noch etwas (unsichtbar für Chrome, aber nicht für Firefox) versteckt. Jetzt sollte es stimmen.
jetzt sehe ich µµµµ (also 4 * µ).
So solls auch sein!
Dann also weiter. "das sind die einzigen Videos/Infos die ich dazu gefunden habe." Was mich interessiert ist, wie hierzu Originalaufnahmen aussehen würden. Gibt es da irgend etwas ähnliches im Original nicht als Animation?
Naja mehr kann es nicht geben, das sind halt Visualisierungen von Messdaten, die in Millisekundenbruchteilen aufgenommen wurden.
Moss·
04.11.10 · 19:09 Uhr
(1) Dieser Satz unvollständig.(2) Wieso sind Partikel leicher detektierbar, wenn sie weniger Wechselwirkungen haben?
@Moss
1. Jetzt nicht mehr
2. Weil man nicht aus einem ganzen Wust Sekundärteilchen das Originalteilchen zurückrechnen muss, sondern die Myonen friedlich weiter nach außen in die Myonendetektoren fliegen die extra für sie bereit stehen.
@Jörg:
(1) Danke!
(2) Ah, jetzt, ja: keine Wechselwirkungen bzw. Zerfälle in der Kammer.
@Jörg "Naja mehr kann es nicht geben, das sind halt Visualisierungen von Messdaten, die in Millisekundenbruchteilen aufgenommen wurden." Ja das ist mir schon klar, aber was sind die Grundlagen für diese Animationen? Irgendwie müssen die Meßergebnisse doch festgehalten worden sein? Wie kann ich mir das vorstellen?
Also das würde sich sicher mal lohnen, da einen (oder mehrere) Artikel drüber zu schreiben, denn die Details muss ich auch nachforschen. Im Prinzip aber gibt es zwei Arten von Detektorelementen: die einen, die nahe am Kollisionspunkt sitzen, verfolgen die Bahn der Teilchen. In CMS sind das jetzt Siliziumdetektoren, älter sind Proportionalzählkammern. Die kann man sich wie einen Riesen-Geigerzähler vorstellen, nur dass man sehr viele Drähte gespannt hat. Ein geladenes Teilchen das dort hindurch geht ionisiert das Zählgas, und man kann eine Spannung an den Drähten messen.
Weiterhin legt man ein Magnetfeld an, sodass die geladenen Teilchen auf gekrümmten Bahnen fliegen, so kann unterschiedlich schwere und unterschiedlich geladene Teilchen unterscheiden.
Die andere Art Detektor sind die Kalorimeter, die als Aufgabe haben die Teilchen (oder eine Teilchenart) abzufangen, und sie messen die deponierte Energie - so kann man schließlich die Gesamtenergie des Ausgangsteilchens zurückmessen und z.B. herausfinden dass das Higgs 137.5 GeV hat (hypothetisch).
In jedem Detektor kracht es Millionen (?) Mal pro Sekunde. Die Ereignisse werden dann über mehrere Triggerebenen beobachtet, die in Millisekunden oder in Sekundenbruchteilen entscheiden müssen ob ein Ereignis interessant ist, interessant genug um die Daten tatsächlich zu speichern. Dafür gibts dann wieder eine gewaltige Infrastruktur, und irgendwo am Ende der Pipeline kommen dann eben die Daten zusammengefasst als Animation heraus.