Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissenschaftler beobachten Kopplung des Higgs-Bosons an Top-Quarks

04.06.2018

Vor ziemlich genau sechs Jahren wurde am CERN das Higgs-Boson entdeckt, das für die Masse anderer Elementarteilchen zuständig ist. Seither steht das Higgs-Teilchen im Fokus umfangreicher Untersuchungen. Jetzt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider, unter Beteiligung des MPI für Physik, erstmals die seltene Produktion eines Higgs-Bosons zusammen mit einem Top-Quark-Paar (ttH-Produktion) beobachtet [1]. Dies öffnet ein weiteres Tor für die Suche nach neuen Physikphänomenen jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik.

Als schwerstes Elementarteilchen im Standardmodell koppelt das Top-Quark auch am stärksten von allen Teilchen an das Higgs-Boson. „Direkt nachweisbar ist diese Kopplung aber nur durch den ttH-Produktionsprozess, der äußerst selten vorkommt:


Die ATLAS-Aufnahme zeigt einen Kandidaten für die Produktion des Higgs-Bosons zusammen mit zwei Top-Quarks.

CERN

Nur ein Prozent der Higgs-Bosonen entstehen zusammen mit Top-Quarks“, erklärt Sandra Kortner vom Max-Planck-Institut für Physik. Der ttH-Prozess hinterlässt eine ausgesprochen komplexe Signatur im Detektor. Für die Beobachtung mussten daher möglichst viele Higgs-Boson-Zerfälle – in Photonen, W- und Z-Bosonen, Tau-Leptonen und Beauty-Quarks – berücksichtigt und kombiniert werden.

Den ersten Hinweis auf die ttH-Produktion haben Wissenschaftler letzten Dezember mit dem ATLAS-Experiment gefunden. Seitdem wurden weitere Daten analysiert. In die neuesten Messungen gingen die gesamten Proton-Proton-Kollisionsdaten ein, die seit dem Beginn der Datennahme im Jahr 2011 bis Ende 2017 aufgenommen wurden. Mit einer statistischen Signifikanz von 6,2 Standardabweichungen konnte man nun experimentell nachweisen, dass der Higgs-Mechanismus für die große Masse des Top-Quarks verantwortlich ist.

Dies steht im Einklang mit der jüngsten Beobachtung des CMS-Experiments mit einer Signifikanz von 5,2 Standardabweichungen, die auf einem kleineren Datensatz basiert. Somit könnte das Ergebnis dazu beitragen, eine wichtige offene Frage im Standardmodell zu beantworten, nämlich warum Fermionen, zu denen Quarks und Leptonen und damit die Bausteine der Materie zählen, so unterschiedliche Massen haben.

Die gemessene Stärke der Higgs-Boson-Kopplung an Top-Quarks stimmt mit den Vorhersagen des Standardmodells überein. „Die Abweichungen von diesen Vorhersagen, die beispielsweise durch die Existenz neuer, unbekannter Teilchen auftreten würden, könnten allerdings erst nach präziseren Messungen mit zusätzlichen Daten aufgedeckt werden“, so Kortner weiter. Die Beobachtung der ttH-Produktion ebnet somit einen wichtigen neuen Weg zu potenziellen Entdeckungen.

Die aktuellen Messergebnisse für die bereits beobachteten Higgs-Boson-Kopplungen an andere Teilchen – Tau-Leptonen und W- und Z-Bosonen – liegen ebenfalls vor. Auch diese Messungen befinden sich im Einklang mit dem Standardmodell. Die Gruppe am Max-Planck-Institut für Physik hat insbesondere zur Messung des Higgs-Boson-Zerfalls in Z-Bosonen [1, 2] maßgeblich beigetragen.

Die neuen Ergebnisse zur Higgs-Boson-Physik werden bei der diesjährigen LHCP-Konferenz (http://lhcp2018.bo.infn.it/) in Bologna vorgestellt. Eine deutliche Steigerung der Messgenauigkeit für die Eigenschaften des Higgs-Bosons erwarten Wissenschaftler nach Analyse aller Daten, die bis Ende dieses Jahres aufgenommen werden.

Publikationen:

[1] ATLAS Collaboration, Observation of Higgs boson production in association with a top quark pair at the LHC with the ATLAS detector,
https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGG-2018-13/

[2] ATLAS Collaboration, Measurements of the Higgs boson production, fiducial and differential cross sections in the 4l decay channel at sqrt{s}=13 TeV with the ATLAS detector,
https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2018-018/

Weitere Informationen:

https://www.mpp.mpg.de/aktuelles/meldungen/detail/wissenschaftler-beobachten-kop...
https://press.cern/press-releases/2018/06/higgs-boson-reveals-its-affinity-top-q...
http://atlas.cern/updates/physics-briefing/observation-tth-production
http://atlas.cern/updates/press-statement/atlas-observes-tth-production

Barbara Wankerl | Max-Planck-Institut für Physik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics