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Higgs-Boson zerfällt in zwei Myonen

04.08.2020

Um das Higgs-Teilchen zu charakterisieren, untersuchen Physiker unter anderem, wie es nach winzigen Bruchteilen einer Sekunde wieder in andere Teilchen zerfällt. An der "International Conference on High Energy Physics" in Prag berichteten Forscher nun, dass das Higgs-Boson in zwei Myonen zerfällt.

Der physikalische Zerfall des Higgs-Bosons in Myonen ist ein seltenes Phänomen, wie das europäische Kernforschungszentrum CERN mitteilte. Bisher wurden Wechselwirkungen zwischen den beiden Teilchen am Large Hadron Collider (LHC) noch nie beobachtet. Ein Grund: Nur etwa eines unter 5.000 Bosonen zerfällt in Myonen. Letztere werden von Teilchenphysikern als schwere Elektronen angesehen.

Bisher konnten die Forschenden aus den Forschungskonsortien des Atlas- und des CMS-Experiments vor allem Interaktionen mit schweren Elementarteilchen beobachten, darunter Top- und Bottom-Quarks. Die Erkenntnis, dass das Higgs-Boson auch mit leichteren Elementarteilchen wie Myonen wechselwirkt, sind für die Fundamentalphysik von zentraler Bedeutung, weil sie mit den Vorhersagen des Standardmodells übereinstimmen.

Empfindlichkeit der Analysen verbessert

Die Schwierigkeit der Entdeckung lag nicht nur darin, dass ein Zerfall in Myonen selten vorkommt. Zerfällt nämlich ein Higgs-Boson in zwei Myonen, werden gleichzeitig Tausende von Myonenpaaren durch andere Prozesse erzeugt. Um die Myonen aus dem Higgs-Zerfall festzumachen, maßen die Forschenden in den Experimenten die Energie, den Impuls und die Winkel der Myon. Zusätzlich verbesserten sie die Empfindlichkeit ihrer Analysen mit maschinellen Lernalgorithmen und Modellierungen.

Um ihre Aussagen zu etablieren, werden die Physiker auf noch größere Datensätze zurückgreifen, die beim nächsten Lauf des Teilchenbeschleunigers und nach dem Upgrade zum "High Luminosity LHC" gesammelt werden.

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