Die Nachwirkungen von Teilchenkollisionen
Der Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Er soll zu bedeutenden Forschungsarbeiten zu den Masse- und Kraftteilchen, aus denen unser Universum besteht, verwendet werden. Im Rahmen des Projekts "Event shapes in soft-collinear effective theory" (ESSCET) entwickelten EU-finanzierte Wissenschaftler theoretische Beschreibungen zweier bestimmter Kollisionsarten (Elektron–Positron und Hadron–Hadron). Sie verwendeten diese als Hintergrund für ihre Forschungen zur Quantenchromodynamik (QCD), der Theorie der sogenannten starken Wechselwirkung, die durch ein grundlegendes Kraftteilchen vermittelt wird.Das Forschungsteam interessierte sich insbesondere für die Ereignisformverteilung im Jetquerschnitt. In der Teilchenphysik versteht man unter Jets konzentrierte kegelförmige Teilchenstrahlen, die durch Kollisionen entstehen. Die ESSCET-Forscher untersuchten das Verhältnis von Ereignisformen zur starken Wechselwirkung und zu weicher Teilchenstrahlung zwischen den Jets, letztere in Bezug zur QCD. Es besteht ein sehr gut entwickelter theoretischer Rahmen zur Analyse der Ereignisformverteilung bei Kollisionen zwischen Elektronen und Positronen. Studien zu Ereignisformen bei hadronischen Kollisionen, für welche die "soft-collinear effective theory" (SCET) verwendet wird, stecken noch in den Kinderschuhen.Die Wissenschaftler entwickelten die bislang fortschrittlichsten und umfassendsten theoretischen Beschreibungen der Ereignisformverteilungen. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in den USA entwickelten sie darüber hinaus eine der präzisesten Beschreibungen der starken Wechselwirkung, welche nun in Konkurrenz zum etablierten numerischen Ansatz der Gitter-QCD steht, der bisher zur Lösung der quantenchromodynamischen Theorie angewendet wurde. Weitere Forschungsarbeit hob die Unzulänglichkeiten anderer Beschreibungen hervor und lieferte Einblicke in die einfache Struktur orientierter Ereignisformverteilungen. Die erfolgreiche Forschung führte zu zahlreichen Veröffentlichungen in expertengeprüften Fachzeitschriften.Fortgeschrittene theoretische Beschreibungen zu Teilchenkollisionen werden eine entscheidende Rolle dabei spielen, experimentelle Arbeiten am LHC und anderen Teilchenbeschleunigeranlagen anzuleiten. Die Modelle und Simulationen werden außerdem den Vergleich mit bestehenden und zukünftigen Versuchsergebnissen ermöglichen und so zu einer weiteren Verfeinerung von Modellen sowie zu verbesserten Vorhersagen führen, die den Ausgangspunkt neuer Experimente bilden können.
