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Neue Untersuchung zur Paarproduktion des Higgs-Bosons

Die Entdeckung eines neuen Elementarteilchens, des Higgs-Bosons, am Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist der letzte Teil einer langen Suche nach der Antwort auf eine der dringendsten Fragen der Physik: Warum haben Teilchen eine Masse? Ein von der EU finanziertes Projekt lieferte nun genauere Messungen einer wichtigen Menge, welche den mit diesem Teilchen verbundenen Mechanismus der Erzeugung von Masse bestimmt.
Neue Untersuchung zur Paarproduktion des Higgs-Bosons
Die Entdeckung des Higgs-Bosons war ein wichtiger Meilenstein der Teilchenphysik, da es sich um das letzte noch fehlende Stück des Standardmodells handelte. Diese Theorie beschreibt unser gegenwärtiges Wissen über die Elementarteilchen sowie über deren Wechselwirkungen mit verblüffender Genauigkeit. Im Standardmodell bezieht sich der Higgs-Mechanismus auf die Erzeugung von Massen für W± und Z-schwache Eichbosonen durch elektroschwache Symmetriebrechungen.

Nach der Entdeckung dieses Teilchens haben sowohl theoretische als auch experimentelle Physiker versucht, genauere Messungen zu deren Eigenschaften vorzunehmen. Eines der wichtigsten Merkmale des Higgs-Teilchens ist die Art, wie es sich selbst koppelt. So konzentrierten sich die Wissenschaftler im Rahmen des EU-finanzierten Projekts HIGGSSELFCOUPLING (Precision Higgs boson self-coupling measurements) auf bessere Messungen der Higgs-Bosonpaarproduktion am LHC und zukünftigen Teilchenbeschleunigern.

Zunächst entwickelte das Projektteam moderne Monte-Carlo-Ereignisgenerator-Instrumente für die Produktion von Higgs-Bosonenpaaren. Durch Verschmelzung eines Schwalls von Partonen, welcher die endgültigen Zustände von hochenergetischen Teilchenkollisionen mit den Matrixelementen der Higgs-Bosonpaare beschreibt, die mit der Jetproduktion verbunden sind, erhielten sie bessere Messungen. Zudem wurde der Ereignisgenerator zur Untersuchung der Hintergrundprozesse bei der Triple-Higgs-Bosonenproduktion in einem zukünftigen Hadronen-Teilchenbeschleuniger eingesetzt.

Ein weiterer Teil der Projektarbeit war darauf ausgerichtet, den Zerfall der Higgs-Bosonen zu Bottom-Quark- und Bottom-Anti-Quark-Paaren zu untersuchen, woraus man interessante Einblicke für zukünftige experimentelle Untersuchungen gewinnt.

HIGGSSELFCOUPLING untersuchte außerdem das Potenzial der Higgs-Paarproduktion in einem 100 TeV-Teilchenbeschleuniger, indem man die Endzustände der b-Quark-Paare überprüfte.

Hauptziel der Teilchenphysikforscher ist die möglichst genaue Messung der Higgs-Bosonenkopplungen. Die Projektergebnisse wurden von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend anerkannt und üben einen starken Einfluss auf die am LHC laufenden Experimente aus.

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Schlüsselwörter

Paarbildung, Paarproduktion, Higgs-Boson, Erzeugung von Masse, HIGGSSELFCOUPLING, Selbstkopplung
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