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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Higgs Teilchen


Alberich
10.03.15, 23:12
Hallo,
Ich las in der Febr-Ausgabe 2015 der c't magazin für computertechnik - der Artikel behandelt in der Hauptsache die elektronische Auswertung der aufgezeichneten Daten - nur 1400 Higgs Events aus Trillionen von Ereignissen seien gefunden worden. Dabei werden doch ausschließlich Protonen aufeinander geschossen.
Kann dieses magere Ergebnis stimmen? Oder ist der Artikel schlecht recherchiert? In der Industrie spricht man gern von Stückkosten!
Weiss jemand Genaues? ;) :D
MfG
Alberich

Hawkwind
11.03.15, 16:47
Hallo,
Ich las in der Febr-Ausgabe 2015 der c't magazin für computertechnik - der Artikel behandelt in der Hauptsache die elektronische Auswertung der aufgezeichneten Daten - nur 1400 Higgs Events aus Trillionen von Ereignissen seien gefunden worden. Dabei werden doch ausschließlich Protonen aufeinander geschossen.
Kann dieses magere Ergebnis stimmen? Oder ist der Artikel schlecht recherchiert? In der Industrie spricht man gern von Stückkosten!
Weiss jemand Genaues? ;) :D
MfG
Alberich

Atlas und CMS haben bis heute 1400 Higgs-Events beobachtet; die Zahl stimmt also.
Die ganze Statistik dazu (Luminositäten etc.) gibt es z.B. hier:
http://indico.cern.ch/event/251191/session/0/material/slides/0?contribId=1

Ich habe nicht wirklich ein Gefühl für die Zahlen, aber in der Quantenphysik geht es ja um Wahrscheinlichkeiten und sicherlich ist
1.) die Erzeugung des Higgs bei einer Quark-Kollision schon ein stark unterdrücktes (d.h. recht unwahrscheinliches) Ereignis:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/BosonFusion-Higgs.svg/220px-BosonFusion-Higgs.svg.png

allein wegen der Kleinheit der Kopplunggskonstanten der schwachen Wechselwirkung, die jeweils an den Endpunkten der W- und Z-Linien zuschlägt (andere Endzustände sind viel wahrscheinlicher)
und 2.) wird man auch längst nicht alle Higgs-Events, die sich ereignet haben, auch tatsächlich "sehen".

Ich bin da alles andere als ein Fachmann, aber so überraschend sind die Zahlen wohl nicht.

Gruß,
Uli

TomS
11.03.15, 19:49
Das Problem ist nicht nur die geringe Wahrscheinlichkeit, sondern auch der starke Untergrund, d.h. die vielen "unbrauchbaren Ereignisse", die man abziehen muss.

Alberich
12.03.15, 00:56
Hallo Freunde
Ich bezweifle nicht, dass man diesen kleinen Peak gemessen hat und damit die Existenz eines Teilchens belegt. Aber Gleiches passiert seit Jahrzehnten in Darmstadt, wo schwere Atome extrem beschleunigt werden und zur Kollision gebracht werden. Resultat sind die Actinoide oder Transurane mit extrem kurzen Halbwertszeiten, die es in der Natur wohl nicht gibt. Doch sucht man die Insel einer weiteren Stabilität mit möglicherweise magischen Quantenzahlen. Warum sollte es bei noch höher beschleunigten Protonenstrahlen nicht weitere derartige Teilchen geben?
Und auch die würden als Quarkonium (oder schwerere Quarks??)zerfallen. Aber einen Mechanismus, der den Elementarteilchen Masse verleiht, mag ich nicht zu erkennen.
Die über den Link dargestellten Zahlenangaben vermag ich nur schwer zu deuten.
Gruß
Alberich

Hawkwind
12.03.15, 15:21
Hallo Freunde
Ich bezweifle nicht, dass man diesen kleinen Peak gemessen hat und damit die Existenz eines Teilchens belegt. Aber Gleiches passiert seit Jahrzehnten in Darmstadt, wo schwere Atome extrem beschleunigt werden und zur Kollision gebracht werden. Resultat sind die Actinoide oder Transurane mit extrem kurzen Halbwertszeiten, die es in der Natur wohl nicht gibt. Doch sucht man die Insel einer weiteren Stabilität mit möglicherweise magischen Quantenzahlen. Warum sollte es bei noch höher beschleunigten Protonenstrahlen nicht weitere derartige Teilchen geben?
Und auch die würden als Quarkonium (oder schwerere Quarks??)zerfallen.


Die Signatur des Higgs sind meines Wissens seine ungewöhnlich gewichteten Zerfallskanäle, d.h. dominant in schwere Teilchen-Antiteilchen-Paare, z.B. v.a. in top-Quarks.
Das ist absolut untypisch, da normalerweise (bei massen-unabhängigen Kopplungskonstanten) ganz klar Zerfälle in leichte Teilchen bevorzugt werden. Diese haben einfach einen weit größeren "Phasenraum" verfügbar (höhere Geschwindigkeiten möglich etc.), was die Wahrscheinlichkeiten erhöht.

Das unterscheidet diese Ereignisse von Beobachtungen anderer Resonanzen.


Das Problem ist nicht nur die geringe Wahrscheinlichkeit, sondern auch der starke Untergrund, d.h. die vielen "unbrauchbaren Ereignisse", die man abziehen muss.

Das meinte ich, als ich sagte

2.) wird man auch längst nicht alle Higgs-Events, die sich ereignet haben, auch tatsächlich "sehen".

Gruß,
Uli

Alberich
12.03.15, 18:56
Zunaächst: Ich sehe den LHC als excellente Ingenieurleistung. Wie wird der Apparat (neben der Kühlung) überhauft hochgefahren?
Nicht hoch genug kann man die internationale friedliche Zusammenarbeit einschätzen.
Wie der link zeigt, sind gerade wegen der großen Masse sehr viele Zerfallskanäle möglich. Nur bleibt für mich die Frage, ob man mit dem SM nach oben oder nach unten zufrieden ist.
Sucht man Susy-Teilchen, oder möchte man checken, ob die vielen heutigen Elementarteilch (Fermionen mit den Quarks, Leptonen mit den Familen) bereits wrklich die Basisbausteine sind.
Das bekannte Bild mit der"Thatcher" will doch andeuten, dass relativistische Massen durch angelagerte andere Teilchen zu erklären gilt.
Das Higgs wurde doch immer als der Schlusstein des SM angesehen. Wie das?
Gruß
Alberich

TomS
13.03.15, 01:41
Das SM benötigt natürlich zwingend das Higgs.

Das SM ist jedoch auch mit Higgs nicht wirklich abgeschlossen, da das Higgs wohl nicht die Erklärung für die (winzige) Masse der Neutrinos liefern kann; dazu werden noch andere Mechanismen diskutiert.

Dann gibt es noch eine offene Frage in der QCD, nämlich das Veschwinden des theta-Winkels, Peccei-Quinn und verwandte Themen.

Das wesentliche Problem ist jedoch die Frage des UV-Verhaltens. Ist das SM bei hohen Energien noch konsistent? Wie verhalten sich die Massenskalen der Teilchen im Kontext der Renormierungsgruppe? Hier erwartet man Antworten aus der SUSY.

Und last but not least hat man keine Erklärung für die Struktur und die freien Parameter des SM. Warum gibt es genau diese Wechselwirkungen? Warum gibt es genau drei Fermion-Generationen? Warum haben die Parameter exakt diese Werte? Warum haben die Elektro-schwachen Ladungen der Teilchen exakt die Werte, die sie haben? (Interessanterweise sind diese teilweise durch die Forderung nach Anomalienfreiheit festgelegt; aber das ist keine Erklärung). Antworten darauf findet man nun genau nicht in der SUSY; diese führt insbs. durch die notwendige SYSY-Brechung zu mehr Teilchen, Wechselwirkungen und freien Parametern ...

Lorenzy
14.03.15, 22:26
Wie wird der Apparat (neben der Kühlung) überhauft hochgefahren?@Alberich
Der LHC Ring ist in 8 Sektoren unterteilt. Im Moment laufen die letzten Trainingseinheiten für die supraleitenden Magnete in den letzten 2 Sektoren. Dabei werden die Magnete auf immer höhere Stromstärken konditioniert bis sie für die momentan 6.5 TeV Teilchenenergie fit genug sind. Dann wird man versuchen die ersten Ringumläufe zu realisieren. Dazu werden Protonen in einzelne Sektoren geleitet und ihre Flugbahn analysiert. Weicht diese ab werden die Dipolmagnete, welche die Teilchen in eine Kreisbahn lenken, so programmiert, dass die Teilchen die optimale Flugbahn erreichen. Dann folgt der nächste Sektor bis ein erster Ringumlauf realisiert wird. In den Wochen darauf folgen zig andere Tests (Injektion, Auskopplung, Beschleunigung, Kollimatoren, Fokkusierung, etc..) mit dem Teilchenstrahl bis der Beschleuniger bereit für die ersten Kollisionen bei der neuen Energie von 6.5 TeV ist.

Alberich
16.03.15, 18:51
@Lorenzy
Danke für den Hinweis auf link. Werde mir das nicht geringe Textvolumen genau ansehen
MfG
Alberich

Alberich
17.03.15, 01:23
@TomS
Die Stringtheorie -soweit ich es verstehe -setzt den Big Bang oder auch den Prä-Big Bang voraus. Dilatonen, Axionen auch Susy-Teilchen sind hypothetische Teilchen. Das sind mathematische Konstrukte, die einige Fakten nach Zutaten vielleicht erklären sollen. Und ich fürchte, dass wir uns in den 10-500 Calabi-Yau-Räumen verlaufen werden.
Einen Bergsteiger frage ich: Gab es zuerst die Alpen, die durch Verwitterung Anlass für den sandigen Seestrand war? Oder war da zunächst ein Sediment, das durch Plattentektonik sich zu Gebirgen auftürmte und nunmehr ständig neuen Sand produziert?
Erste Aussage ist - so meine ich - Top-Botton, die zweite Botton-Top-Botton-Top……….
Das SM setzt m.E. den nicht unumstrittenen Urknall voraus, wobei besonders schwere Teichen entstehen, die über viele Kanäle die heute bekannten Elementarteilchen ergeben. In der Folge dehnt sich nach Perlmutter das Universum in der Zeit endlos aus.
In einem Universum nach Newton - allerdings inklusiv ART - mit ebenfalls unendlicher Zeit und unendlichen Raum ist ein abgeschlossenes Weltbild auch als Bottom-Top-…….. darstellbar.
Dahin gingen meine Bemühungen. Und ein wenig Zuversicht vermittelt mir die Tatsache, dass mit allseits bekannten physikalischen Gesetzen die Berechnung der Feinstruktukonstante, der Gravitationkonstante und der Planckkonstante möglich ist.
Publiziert in [URL="http://bernhard-reddemann.de"/URL].
Mein Motiv ist in der Einleitung beschriebn. Mein Wunsch ist, die 3 Kapitel nach der Zusammenfassung kritisch zu lesen und zu beurteilen.
Ich wähle diesen Weg, weil in anderen Foren Themen abseits vom Mainstream kaum sachlich diskutiert werden. Und Pöbeleien mögen wir sicher beide nicht. Was ich wünsche sind nur Hinweise auf Fehler.
MfG
Alberich

TomS
17.03.15, 06:47
Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik ist eine Kombination aus Quantenfeldtheorien zur starken und elektro-schwachen Wechselwirkung. Es schließt die Gravitation explizit aus (es wird in einer flachen Minkowski-Raumzeit auf Basis der SRT formuliert). Damit sagt dieses Modell nichts über den Urknall aus.

Alberich
17.03.15, 17:02
Das Higgsfeld, das m.E. in der Theorie gemeinsam mit dem Higgsboson existiert, verleiht den "Punktteilchen" Masse. Merkbar sicher erst bei hohen Geschwindigkeiten.
Da aber im Synchotron Teilchen schwerer werden, muss das Feld doch auch heute vorhanden sein. Wenn das ebenfalls ein Higgsboson impliziert, warum muss man dann "durch die Kollisionen" höchste Energiedichte - wie beim Urknall - erzeugen, um es existent zu machen?
Kann man da ohne den Beantworter zu sehr zu belastn, einem Laien das skizzieren?
Alberich

TomS
17.03.15, 21:14
Das Higgsfeld, das m.E. in der Theorie gemeinsam mit dem Higgsboson existiert, verleiht den "Punktteilchen" Masse.
Ja.

... merkbar sicher erst bei hohen Geschwindigkeiten.
Nee, gerade bei niedrigen Energien.

Das Higgsboson ist die logische Konsequenz des Higgsfeldes. Das Higgsboson ist relativ schwer; und es koppelt umso stärker an Fermionen, je schwerer diese sind. Daher ist zu seiner Erzeugung eine gewisse Mindestenergie notwendig. Das hat überhaupt nichts mit dem Urknall zu tun (ein Begriff, der am LHC nur verwendet wird, weil's interessant klingt).