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Ein langer Ausblick auf die Teilchenphysik

Unter diesem Titel hat Frank Wilczek, Professor für Physik am MIT, auf Einladung von Prof. Zeilinger, seine Sicht vom Stand der Teilchenphysik präsentiert. Professor Wilczek wurde im Jahr 2004 vom Nobelpreiskomitee für die Entdeckung der asymptotischen Freiheit in der Theorie der starken Wechselwirkung ausgezeichnet.

27.11.2011

Ein zentraler Aspekt der Teilchenphysik ist die mögliche Vereinigung der Kräfte und die Identifikation der Teilchen als Teil einer umfassenden Symmetrie. Viele Beobachtungen deuten in diese Richtung, wie zum Beispiel die Extrapolation der Kopplungskonstanten entlang der Energieskala. Allerdings ist eine solche Vereinigung nur in Erweiterungen des Standardmodells, wie zum Beispiel der Supersymmetrie, realisiert. Für Professor Wilczek ist deshalb bei den LHC-Experimenten neben der Suche nach dem Higgs-Boson auch die Suche nach supersymmetrischen Teilchen von zentralem Interesse. Er ist durch die bisherigen Resultate nicht beunruhigt: im Falle des Higgs-Bosons kann der interessante Teil des Massenspektrums erst mit den Daten des nächsten Jahres mit der nötigen Genauigkeit erforscht werden. Auch bei der Suche nach supersymmetrischen Teilchen sieht er den interessanten Bereich erst bei höheren Massen, die noch nicht erreicht wurden. Nicht nur von ihm werden all diese Resultate mit großer Spannung erwartet.

Professor Wilczek hält auch andere Ansätze für wichtig, wie zum Beispiel die Suche nach Axionen, die für die Dunke Materie verantwortlich sein könnten, und die Präzisionsmessung von elektrischen Dipolmomenten, die Hinweise auf neue Physik geben könnte. Auch durch die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der theoretischen Physik kann es neue Ansätze geben, inspiriert zum Beispiel durch Ideen zu nichtlokalen Theorien oder auch die Methoden der Quanteninformationstheorie.

Da diese Ideen in die weitere Zukunft weisen, ist es interessant, den momentanen Stand am CERN zu rekapitulieren: die beiden großen LHC-Experimente, ATLAS und CMS, haben erst vor kurzem gemeinsame Resultate der Higgs-Suche veröffentlicht, die auf der Kombination der Daten beider Experimente bis zum Sommer 2011 beruhen. Der gemeinsame Datensatz ermöglicht es aufgrund der größeren Anzahl von Ereignissen eine höhere Präzision bei der Messung zu erreichen und den Massenbereich von 141 GeV bis 476 GeV auszuschließen. Mit dieser Vorgangsweise erwarten wir bis Ende des nächsten Jahres Klarheit über Existenz oder Nicht-Existenz des Higgs-Bosons zu erzielen.

In der Zwischenzeit konzentrieren sich die Physiker bereits auf das nächste Rendezvous, die kommenden Winterkonferenzen, bei denen die Resultate mit allen Daten des Jahres 2011 erwartet werden. Auch die Arbeit am Institut für Hochenergiephysik, die sich auf die Suche nach supersymmetrischen Teilchen mit speziellen Signaturen konzentriert, richtet sich nach dieser Zeitskala.

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2004/wilczek-autobio.html

http://cms.web.cern.ch/news/atlas-and-cms-combine-summer-11-search-limits-standard-model-higgs

http://www.hephy.at/forschung/projekte/cms-physik/