Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Gilt das Higgs-Modell für beliebig hohe Energien?

nächste Meldung

Der Doktorand erhält die Auszeichnung für seine Arbeit und seinen Vortrag über die Betafunktion der Higgs-Boson-Selbstkoppung – seine theoretische Untersuchung zeigt, dass das Standardmodell der Teilchenphysik für das Higgs-Boson bis zu nahezu beliebig hohen Energien gültig sein kann.

Die Wechselwirkung von Higgs-Teilchen untereinander ist eine wichtige Komponente im Standardmodell der Teilchenphysik. Die Betafunktion als eine zentrale Größe jeder Theorie in der Hochenergiephysik beschreibt, wie sich die Stärke der Wechselwirkung von Teilchen mit der Energie des betrachteten Prozesses ändert:

Treffen beispielsweise niederenergetische, also langsame Elektronen aufeinander, so ist deren elektromagnetische Wechselwirkung schwächer als bei hochenergetischen, also schnellen Elektronen. Umgekehrt ist es bei der starken Wechselwirkung, die Atomkerne zusammenhält: Je höher die Energie des Prozesses, umso schwächer wird die Kopplung der Teilchen aneinander.

„Eine entscheidende Frage in der Teilchenphysik ist, ob das Standardmodell bis hin zu sehr hohen Energien gültig sein kann oder ob zwingend neue Entdeckungen bei hohen Energien gemacht werden müssen, weil die Theorie sonst nicht mehr stabil ist“, sagt Max Zoller, der am Institut für Theoretische Teilchenphysik promoviert. Der Doktorand untersuchte, für welchen Energiebereich das von Peter Higgs, einem der Erfinder des Higgs-Bosons, und anderen Wissenschaftlern vor mehr als vierzig Jahren vorgeschlagene Higgs-Modell seine Gültigkeit behält.

Eine wichtige Wechselwirkung im Standardmodell der Teilchenphysik ist die eines Higgs-Teilchens mit anderen Higgs-Teilchen und ihrer Entwicklung bei hohen Energien. Für diese Wechselwirkung hat Max Zoller gemeinsam mit seinem Betreuer Dr. Konstantin Chetyrkin die Betafunktion mit einer bisher unerreichten Präzision berechnet. Dem Ergebnis seiner Untersuchung zufolge interagieren die Higgs-Teilchen bei hohen Energien schwächer miteinander als bei niedrigen. Zollers Arbeit liefert damit wichtige Rückschlüsse für ein Higgs-Teilchen mit einer Masse von etwa 125 GigaElektronenVolt (GeV), welche der des neuen Teilchens entspricht, das vor wenigen Tagen am CERN entdeckt wurde.

„In Verbindung mit dem experimentell bestimmten Massewert des Higgs-Bosons von etwa 125 GeV beweisen die Rechnungen eine bemerkenswerte Stabilität der Theorie bis hin zu fast beliebig hohen Energien“, so Zoller.

Zollers und Chetyrkins Untersuchung gewinnt ihre besondere Aktualität durch die Entdeckung des Higgsbosons am Large Hadron Collider (LHC), welche am 4. Juli dieses Jahres am CERN präsentiert wurde und an der auch eine Arbeitsgruppe des Instituts für Experimentelle Kernphysik des KIT maßgeblich beteiligt war.

Zu den Mitgliedern des Auswahlausschusses bei der jährlich stattfindenden „International School of Subnuclear Physics" der Ettore Majorana Foundation zählten unter anderem der Nobelpreistraeger Gerard t'Hooft von der Universität Utrecht und Peter Higgs von der Universität Edinburgh, einer der Erfinder des Higgsbosons.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

nächste Meldung

Im Focus: Geminiden - Die Wünsch-dir-was-Sternschnuppen vor Weihnachten

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Die Geminiden, die Mitte Dezember zu sehen sind, sind der "zuverlässigste" der großen Sternschnuppen-Ströme mit bis zu 120 Sternschnuppen pro Stunde. Leider stört in diesem Jahr der Mond zur besten Beobachtungszeit.

Sie wurden nach dem Sternbild Zwillinge benannt: Die „Geminiden“ sorgen Mitte Dezember immer für ein schönes Sternschnuppenschauspiel. In diesem Jahr sind die...

Im Focus: Electronic map reveals 'rules of the road' in superconductor

Band structure map exposes iron selenide's enigmatic electronic signature

Using a clever technique that causes unruly crystals of iron selenide to snap into alignment, Rice University physicists have drawn a detailed map that reveals...

Im Focus: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...