Der LHCb-Detektor während der Bauphase. In der Mitte gut zu erkennen: die riesigen LHCb-Magnete.
Foto: CERN
LHCb – Large-Hadron-Collider-beauty-Experiment
LHCb Large-Hadron-Collider-beauty-Experiment
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Das LHCb-Experiment geht der Frage nach, warum unser Universum hauptsächlich aus Materie und nicht aus Antimaterie besteht. Es erforscht deshalb die kleinen Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie anhand der so genannten Beauty-Quarks.
Der LHCb-Detektor ist anders aufgebaut als die anderen Detektoren am LHC, er ist ein so genanntes Vorwärtsspektrometer. Der erste Subdetektor liegt direkt am Kollisionspunkt, weitere sind auf einer Länge von 20 Metern hintereinander angeordnet. Diese Geometrie ist auf den Nachweis von B-Hadronen optimiert. Das sind Teilchen, die ein Beauty-Quark enthalten und die vorwiegend in Vorwärtsrichtung erzeugt werden.
Wie CMS und ATLAS hat auch LHCb sich der Suche nach neuen Teilchen verschrieben. Physiker erwarten, dass diese neuen Teilchen schwerer sind als alle bisher bekannten Teilchen. CMS und ATLAS suchen nach neuen Teilchen, die direkt in der Kollision entstehen und anhand ihrer Zerfallsprodukte direkt nachgewiesen werden können. Es gibt aber auch neue Teilchen, die nur indirekt in Zerfällen nachgewiesen werden können, beispielsweise B-Hadronen. Nach diesen sucht LHCb.
Die Beiträge neuer Teilchen können dazu führen, dass Teilchen und Antiteilchen sich unterschiedlich verhalten. Dies kann unter anderem auch die Ursache dafür sein, dass unser Universum aus Materie und nicht aus Antimaterie aufgebaut ist. Beim Urknall entstand ursprünglich die gleiche Menge Materie wie Antimaterie. Eine kleine Asymmetrie zwischen der Welt der Materie und der Antimaterie ist Voraussetzung dafür, dass unsere Erde existiert. Eine der Aufgaben von LHCb ist es, diesen kleinen Unterschied zu untersuchen.
Eine Voraussetzung, um neue Teilchen durch ihre Beiträge in Zerfällen von B-Hadronen nachzuweisen, ist, dass diese Zerfälle sehr präzise theoretisch vorhergesagt und vermessen werden. Nur wenn die Zerfallsraten, die das Standardmodell vorhersagt, genau bekannt sind, können Wissenschaftler kleine Abweichungen in experimentellen Messungen als Zeichen für neue Phänomene interpretieren. Die indirekte Suche am LHCb-Experiment ergänzt somit die direkte Suche an den beiden Universaldetektoren ATLAS und CMS.
700 Wissenschaftler von 52 Instituten aus 15 Ländern arbeiten gemeinsam am LHCb-Experiment. Aus Deutschland sind Wissenschaftler der Technischen Universität Dortmund, der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg und des Max-Planck-Instituts für Kernphysik Heidelberg beteiligt.
