International Physics Masterclasses

Forschung am LHC

Der LHC ist der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger weltweit. Er wurde gebaut, um in unbekanntes Terrain jenseits des Standardmodells vorzudringen. Denn dieses Standardmodell, das eine umfassende und experimentell äußerst gut bestätigte Theorie zu den Bausteinen und Kräften des Universums darstellt, hat noch Lücken und kann einige Beobachtungen nicht erklären. Die Experimente am LHC könnten Antworten auf einige drängende Fragen liefern, etwa, wie die Teilchen zu ihrer Masse kommen oder warum im Kosmos mehr Materie als Antimaterie existiert.

In der ersten Phase des LHC-Betriebs haben die Physiker ein besonderes Auge auf die schon bekannten Teilchen des Standardmodells. Die meisten davon wurden innerhalb weniger Wochen wiederentdeckt, so etwa gebundene Zustände aus schweren Quarks und ihren Antiquarks (Charmonium und Bottomonium, ursprünglich 1974 und 1977 entdeckt), von ungebundenen schweren Top Quarks (1995 entdeckt) sowie von W- und Z-Bosonen (entdeckt 1983 und 1984). Das sichere Zuordnen von bekannten Teilchen ist die Voraussetzung dafür, dass man auch neue Teilchen in den Ereignissen zuverlässig erkennen kann. Das allerdings ist die wahre Herausforderung für Teilchenphysiker und bedeutet viel Detektivarbeit. Hat man jedenfalls die bekannten Teilchen identifiziert, kann man die Ergebnisse nicht nur dazu nutzen, ältere Resultate zu bestätigen, sondern lernt auch, wie die bereits bekannte Physik in der neuen Umgebung der LHC Detektoren aussieht. Und das ist der Schlüssel zur Entdeckung neuer Physik!

Bei unserer Messung steht das Z-Boson im Fokus – das Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung. Indem wir das Z-Boson am LHC wiederentdecken, erfahren wir etwas über die Physik bei solch hohen Energien und hoffen, auf neue und spannende Phänomene zu stoßen!