International Physics Masterclasses

Entdecke etwas Unbekanntes

Unser heutiges Verständnis vom Aufbau des Universums und den Kräften, die darin wirken, wird im Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben. Neue physikalische Phänomene könnten sich bei sehr hohen Energien zeigen, so die Erwartung. Der LHC ist eine Entdeckungs-Maschine. Er wurde gebaut, um eine neue Energie-Region zu erschließen – die TeV-Skala – und darin vielleicht einige bislang verborgene Facetten der Natur zu entdecken.

Wie kann man auf der Grundlage von Vermutung ein solch gigantisches Experiment wie den ATLAS-Detektor bauen? Dazu muss man wissen, dass findige Physiker Wege ersonnen haben, das eine oder andere Rätsel, das die Natur uns aufgibt, zu lösen. Diese neuen Ideen werden in ein Theoriegerüst eingebunden, mit dem man das Ergebnis von entsprechenden Experimenten vorhersagen kann. Neue Phänomene führen oft zu zusätzlichen schweren Teilchen. Sie können auch zusätzliche Raumdimensionen einbeziehen. Deshalb führt man Computersimulationen von Kollisionen durch, die diese Phänomene miteinbeziehen.

Solche simulierten Daten können ebenso wie echte Messdaten analysiert werden. Man kann die Ereignisse in HYPATIA anschauen und Teilchenspuren auswählen, um invariante Massen zu ermitteln. Ein in den Simulationsdaten enthaltenes schweres neutrales Teilchen, das noch nicht entdeckt wurde, zeigt sich dann im Histogramm der invarianten Masse, allerdings bei einem Wert, der viel höher liegt als der für das Z-Boson. Das bedeutet, dass man mit den Methoden, die Du jetzt beherrschst – Identifizieren von Z-Zerfällen und Rekonstruktion der invarianten Masse – etwas Unbekanntes entdecken kann!