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07.10.2010

Warum es spannend ist, das Standardmodell wiederzuentdecken

Das Standardmodell der Teilchenphysik

Grafik: DESY

Gespannt warten alle auf neue Entdeckungen am LHC – Higgs, SUSY oder noch exotischere Teilchen. Doch bis es so weit ist, wird wohl noch etwas Zeit vergehen, weil für diese Entdeckungen eine riesige Menge an Daten nötig ist. In der Zwischenzeit widmen sich die Physiker einem anderen Thema: dem Standardmodell der Teilchenphysik.

Mittlerweile sind alle Teilchen des Standardmodells am LHC wiederentdeckt worden, doch es steckt noch viel mehr hinter den Messungen als das „Wiederfinden“ von alten Bekannten.

Zu einen kann mit wiederentdeckten Teilchen bewiesen werden, dass die Detektoren richtig funktionieren und die Wissenschaftler sie auch genau verstehen. Nur wenn die Forscher in ihren Detektoren bekannte Teilchen korrekt darstellen können, können sie sich auch sicher sein, dass etwas Neues, das sie in ihrem Detektor sehen, auch wirklich etwas Neues ist – und nicht bloß Fehler der Elektronik. Mit der Messung von bekannten Teilchen beweisen die Physiker also: Wir kennen unseren Detektor und er funktioniert.

Aber es gibt auch weitere Gründe, warum die Untersuchung der Standardmodell-Teilchen interessant sind: Am LHC können die Teilchen bei Energien untersucht werden, die 3,5-mal höher sind als die, bei denen man bisher messen konnte. Alles, was man bisher über die Teilchen bei so hohen Energien wusste, stammte ausschließlich aus theoretischen Modellen, die die Teilchen und ihre Wechselwirkungen beschreiben. Nun aber gibt es Messungen in diesem hohen Energiebereich, und diese Messungen ermöglichen es den Forschern ihre Modelle, mit denen sie die Ergebnisse der Teilchenkollisionen bisher berechnet haben, zu präzisieren.

Und hier schließt sich der Kreis: Je genauer das Modell ist, desto genauer sind auch die Vorhersagen, die mit diesem Modell über neue Teilchen getroffen werden können. Die Wissenschaftler wissen also genauer, wie die Teilchen in den Detektoren aussehen werden. Natürlich reicht auch dann ein einzelnes Ereignis, das aussieht wie etwas, das man erwartet, nicht aus: Erst wenn sich ein Ereignis oft genug genau gleich im Detektor gezeigt hat, können die Wissenschaftler sicher sein, wirklich etwas Neues gefunden zu haben.

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