Mehr Beweise für Higgs-Teilchen
Das kurzlebige Higgs-Teilchen zerfällt je nach Masse in eine Reihe verschiedener Endteilchen (Zerfallskanäle). Die Identifikation von Zerfallsprodukten eines leichten Higgs-Teilchens (ca. 120 GeV) vor dem überwältigenden Hintergrund bereits bekannter Prozesse ist extrem herausfordernd. In solchen Fällen ist es wichtig, alle möglichen Zerfallskanäle zu untersuchen. Wissenschaftler starteten das EU-finanzierte Projekt "Understanding the origin of mass with the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider" (HIGGS-ZAP). Das Projekt konzentrierte sich insbesondere auf Fälle, in denen ein Higgs-Boson in Verbindung mit einem Z-Boson und dessen nachfolgendem Zerfall in Bottom-Quarks (B-Jets) gewonnen wurde. Z-Bosonen haben eine deutliche Zerfallssignatur und bieten somit eine nützliche Möglichkeit, Higgs-Z-Ereignisse vom Hintergrund zu unterscheiden. Man ging davon aus, dass die Higgs-Teilchen in zwei B-Jets mit relativ langlebigen Hadronen zerfallen. Somit kann der Zerfall von Higgs-Teilchen ermittelt werden. Das innovative Element des HIGGS-ZAP-Ansatzes war, dass die Higgs- und die verbundenen Z-Bosonen eine hohe Energie aufweisen mussten. Somit waren Higgs-Z-Ereignisse im Vergleich zu den 95 % aller anderen möglichen Higgs-Ereignisse vom Hintergrund zu unterscheiden. Online-Erkennungsalgorithmen, die vom Projekt entwickelt wurden, halfen dabei, Teilchenspuren im internen Detektor von ATLAS wiederherzustellen. Auf dieser Grundlage wurden mit einem Online-Überwachungssystem B-Jets und Leptonen ausgewählt und irrelevante Ereignisse herausgefiltert. Projektmitglieder führten aktuellste Messungen für einzelne B-Jets und -Paare durch, die für dieses neue Energiesystem bei Kollisionen im Large Hadron Collider entstanden. Dies bietet einen tiefgründigen Einblick in die Protonenkollisionen und den Konzeptnachweis, dass hochenergetische Higgs-Bosonen beobachtet werden können. Wissenschaftler beobachteten erstmals hochenergetische Z-Bosonen, die in zwei B-Jets zerfielen und in einen dicken Jet zusammen geführt wurden. Algorithmen auf Grundlage von Echtzeitdaten zeigten im Vergleich zu Algorithmen auf Grundlage der Wiederherstellung von Teilchenspuren eine tolerierbare Abweichung bei der Ermittlung hochenergetischer Teilchen, die in B-Jets zerfallen. Die Projektergebnisse wurden in Fachzeitschriften veröffentlicht und auf internationalen Konferenzen vorgestellt. HIGGS-ZAP baute die ATLAS-Fähigkeiten für die Higgs-Messung deutlich aus.
Schlüsselbegriffe
ATLAS, Higgs-Boson, Zerfallskanal, Ursache von Masse, Large Hadron Collider, Z-Boson, B-Jet, Teilchenspuren, Lepton, hochenergetisches Higgs-Boson
