Die Geheimnisse der subatomaren Welt
Für die Suche nach dem Higgs-Boson und die Schätzung seiner Masse wurde eine präzise Extraktion des Signals des Higgs-Boson aus den Hintergrundprozessen benötigt. Daher lag das Hauptaugenmerk des Projekts "Precision study of W bosons pair production in association with jets at high energy colliders" (SAMURAI-APPS) darauf, für diesen Zweck großteils automatisierte Instrumente zu entwickeln. Das SAMURAI-APPS-Team entwickelte insbesondere Instrumente für Korrekturen höherer Ordnung der Kollisionen von Hadronen mit Hadronen. Das Softwarepaket GOSAM wurde entwickelt, um die automatische Berechnung des Streuquerschnitts zu unterstützen, der die Wahrscheinlichkeit von Wechselwirkungen zwischen den Teilchen beschreibt. Mithilfe von Feynman-Diagrammen wurden die Kopplungen zwischen den interagierenden Teilchen visualisiert. Die Korrekturen höherer Ordnung wurden in den Diagrammen mit Schleifen dargestellt. Mithilfe von GOSAM wurden Korrekturen innerhalb der Quantenchromodynamik (QCD) und der elektroschwachen Wechselwirkung untersucht. Die QCD ist die Theorie der starken Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen, welche gemeinsam mit den elektroschwachen Wechselwirkungen das Standardmodell bilden. Der Benutzer muss nur noch die Details des zu analysierenden Prozesses angeben und die Erstellung des Quellcodes und seine Kompilierung starten. Je nach Aufbau des gegebenen Prozesses können die Streuamplituden mit verschiedenen Techniken ermittelt werden. Durch GOSAM kann der beste Ansatz in Bezug auf Schnelligkeit und numerische Stabilität ausgewählt werden. Am 4. Juli 2012 wurde an der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) die Beobachtung eines Higgs-Boson mit einer Masse von etwa 125 GeV verkündet. Diese Entdeckung stellte einen großen Erfolg für das Standardmodell dar, da die Messungen der Eigenschaften des Higgs-Boson mit den theoretischen Voraussagen und Berechnungen übereinstimmten. Obwohl das Standardmodell das Phänomen in seinem Bereich genau beschreibt, fehlen immer noch einige Teile des Puzzles. Durch die Verwendung der Instrumente, die im Zuge des Projekts SAMURAI-APPS entwickelt wurden, sowie mehr LHC-Experimente könnte sich dies ändern. Detaillierte Messungen aller Zerfallsverzweigungen des Higgs-Teilchens sowie anderer Teilchen sollen unbekannte Facetten der subatomaren Welt aufdecken.
Schlüsselbegriffe
Standardmodell, Large Hadron Collider, Higgs-Boson, GOSAM, Feynman, Quantenchromodynamik, elektroschwach, Elementarteilchen, subatomar
