Seltener Teilchen-Zerfall weckt Zweifel am Supersymmetrie-Konzept

13. November 2012, 23:15
  • Ein Protonenstrahl (links) erzeugt im LHCb-Detektor ein  Bs-Meson, das in zwei Myonen zerfällt (violette Linien). Das Ereignis passt gut zu den Vorhersagen des Standardmodells.
    vergrößern 800x443
    foto: lhcb/cern

    Ein Protonenstrahl (links) erzeugt im LHCb-Detektor ein Bs-Meson, das in zwei Myonen zerfällt (violette Linien). Das Ereignis passt gut zu den Vorhersagen des Standardmodells.

Bs-Mesonen zerfielen in zwei Myonen, ein Ereignis, das sehr gut mit der Vorhersage durch das Standard-Modell übereinstimmt

Genf - Die Teilchen, die mit dem Large Hadron Collider (LHC) am Teilchenforschungsinstitut CERN entstehen, existieren in der Regel nur für äußerst kurze Zeit, ehe sie wieder zerfallen. Dabei stehen den Teilchen viele Zerfallsmöglichkeiten offen, von denen einige nur äußerst selten beobachtet werden. CERN-Physiker haben nun den extrem seltenen Zerfall von Bs-Mesonen in zwei Myonen beobachtet - ein Ereignis, das bei einer Milliarde Zerfallsprozessen nur drei Mal vorkommen sollte. Die Resultate stützen das Standardmodell der Physiker und enttäuschen Anhänger der Supersymmetrie.

Am "Hadron Collider Physics Symposium" in Kyoto haben die CERN-Forscher am Montag Daten vorgestellt, die mit einer Sicherheit von mehr als 99,9 Prozent auf den Zerfall eines Bs-Mesons schließen lassen. Mesonen sind instabile Teilchen, aufgebaut aus einem Quark- Antiquark-Paar.

Der Zerfall des Bs-Mesons in zwei Myonen lässt sich im Standardmodell der Teilchenphysiker exakt vorhersagen. "Diese ersten Messungen ergeben einen Wert von 3,2 pro Milliarde, was in sehr guter Übereinstimmung mit der Vorhersage ist", sagte Pierluigi Campana, der Sprecher der LHCb-Kollaboration, in einer Mitteilung des CERN.

Gesundheitstest für das Standardmodell

"Die Messungen waren eine Art Gesundheitstest für das Standardmodell und dieses scheint heute erheblich gesünder zu sein, als es noch gestern war", fügte Campana hinzu. Denn eine Abweichung von der Vorhersage wäre für die Physiker ein Hinweis darauf, dass mit dem Standardmodell etwas nicht stimmt - etwa dass es neue, bisher unbekannte Teilchen geben könnte, wie sie etwa von der Supersymmetrie-Theorie vorhergesagt werden.

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die Grundbausteine der Materie und ihre Wechselwirkungen, wie die Universität Zürich in einer Mitteilung schreibt. Doch es beantwortet zahlreiche offene Fragen nicht, wie zum Beispiel die Herkunft der Dunklen Materie oder die grundlegende Beschreibung der Gravitation.

Seltene Zerfälle, wie der jetzt beobachtete, könnten Hinweise auf die Herkunft dieser Phänomene liefern. Viele Modelle der Supersymmetrie sagen indes eine deutlich höhere Zerfallsrate voraus als die jetzt gemessene. Doch der Wert sei noch mit großen statistischen Unsicherheiten behaftet.

"Supersymmetrie liegt im Krankenhaus"

Für die Anhänger der Supersymmetrie ist das neue Resultat ein Dämpfer. "Supersymmetrie ist vielleicht nicht tot, liegt aber nach den jüngsten Ergebnissen sicherlich im Krankenhaus", sagte der am LHCb beteiligte CERN-Physiker Chris Parkes. Sollte die Supersymmetrie als Erklärung für die Dunkle Materie ausscheiden, müssten sich die Wissenschafter nach anderen Alternativen umsehen.

Das "Large Hadron Collider beauty-Experiment" (LHCb) am CERN versucht zu ergründen, warum vom Urknall keine Antimaterie im Universum übrig geblieben ist und was die Natur der Dunklen Materie ist. Es untersucht dazu B-Mesonen, die unter anderem ein Elementarteilchen namens "Beauty Quark" oder "B Quark" enthalten. (APA/red, derstandard.at, 13.11.2012)


Link
CERN: A rare sight

Share if you care
Posting 1 bis 25 von 307
1 2 3 4 5 6 7

Sind 3 Fälle unter einer Milliarde bei einem Vorhersagewert von 3.2 statistisch gesehen nicht etwas dürftig? Ok wirklich krasse Abweichungen sind damit wohl nicht zu erwarten. Aber theoretisch könnte mit dem Ergebnis der Vorhersagewert auch bei 5 liegen und würde damit das Standardmodell trotzdem über den Haufen werden.

Wie kann man also von diesem einzelnen Ergebnis auch nur irgendetwas schließen?

Das ist eine ernst gemeinte Frage!

"Diese ersten Messungen ergeben einen Wert von 3,2 pro Milliarde, was in sehr guter Übereinstimmung mit der Vorhersage ist"

wieso findest du das dürftig, wenn das ergebnis des experimentes si gut mit den vorhersagen übereinstimmt?

Das ganze gilt auch nicht als wissenschaftliche Entdeckung. Aber es wird als starker Hinweis gewertet.

Dieses Ereignis gilt als 3.5-Sigma-Ereignis, bedeutet: Bei einem 3-Sigma-Ereignis ist die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um kein zufälliges Ereignis 99,73 %. Bei einem 4-Sigma-Ereignis liegt die Wahrschienlichkeit bei 99.9937 %. Aber erst ab einem 5-Sigma-Ereignis (99.999943 %) gilt das ganze als wissenschaftliche Entdeckung.

Als im Jahr 2011, also gut vor einem Jahr vor der Entdeckung des Higgs-Teilchen, es die ersten Hinweise gab, gab es ein 2.4-Sigma-Ereignis das auf das Higgs-Teilchen hindeutete.

Also wie gesagt, ein starker Hinweis, aber noch müssen viele Daten gesammelt und ausgewertet werden. Das dauert noch Jahre.

wie kommt man auf das sigma? ist die varianz bekannt? gabs noch weitere experimente zu dem thema?

Hier das paper dazu: http://arxiv.org/abs/arXiv:1211.2674 - Der Einleitungstext: "A search for the rare decays Bs->mu+mu- and B0->mu+mu- is performed using data collected in 2011 and 2012 [...] The data samples comprise 1.1 fb^-1 of proton-proton

...collisions at sqrt{s} = 8 TeV and 1.0 fb^-1 at sqrt{s}=7 TeV. We observe an excess of Bs -> mu+ mu- candidates with respect to the background expectation. The probability that the background could produce such an excess or larger is 5.3 x 10^-4 corresponding to a signal significance of 3.5 standard deviations. A maximum-likelihood fit gives a branching fraction of BR(Bs -> mu+ mu-) = (3.2^{+1.5}_{-1.2}) x 10^-9, where the statistical uncertainty is 95% of the total uncertainty. This result is in agreement with the Standard Model expectation. The observed number of B0 -> mu+ mu- candidates is consistent with the background expectation, giving an upper limit of BR(B0 -> mu+ mu-) < 9.4 x 10^-10 at 95% confidence level."

danke, werd versuchen es mir anzuschaun ^^

Interssanter Blog von einem Teilchenphysiker zu dem Thema. Ein bißerl weniger Sensationshungrig als andere Berichte:

http://profmattstrassler.com/2012/11/1... lt-a-blow/

Dass er das ganze nicht allzu hochspielen will, ist jetzt auch nicht verwunderlich. Ist doch der Matt Strassler ein bekannter Stringtheoretiker (und damit auch SUSY-Verfechter). Noch dazu einer, der normaler weise nicht so ruhig argumentiert, wenn er die string theory als einzige state-of-the-art theoretical high-energy physics bezeichnet... ;-)

Mit einem hat er aber Recht, das ganze bedeutet nun jahrelange Forschungsarbeit um Gewissheit zu bekommen. Gegessen ist da noch lange nichts.

Als Nicht-Physiker...

... aber sehr begeisterter Mitleser habe ich mich mit dieser Schleifenquantengravitation eine Planck-Zeitlang mal beschäft (im Vergleich zu den Leuten hier, die sowas studieren oder in diesem Bereich tätig sind. ;-))

Nun... was mir nicht ganz klar ist, und vielleicht kann mir dabei jemand weiter helfen:

Wenn "das Netz" aus diesen vielen verschiedenen Punkten eine Quantenstruktur aufweist, deren Knoten aber keinerlei Masse, sondern nur Energie besitzen und sich in diesem Falle auch an die Quantenmechanik orientieren, müsste eine "Kommunikation" mit den massehaltigen Teilchen bestehen. Die atomare Ebene müsste in Verbindung sein mit der Quantengravition, um eine stabilen Zustand herzustellen.

Haben die was miteinander zu tun?

Ich versteh nicht ganz auf was sie hinauswollen, probier aber mal eine Antwort: In der Loop quantum gravity (ich finde den deutschen Namen schrecklich, so kann die Theorie ja niemals Anhänger finden ;-) viel. Loop-Quantengravitation) - also nochmals:

In der Loop quantum gravity besteht die Raumzeit aus einem Netz aus Knoten. Diese Knoten befinden sich in einem Abstand von genau einer Planck-Länge (10^-35 m) zueinander. Die kleinstmögliche Länge - darunter ist eine Beschrebung nicht mehr sinnvoll.

Diesen Knoten werden nun bestimmte Eigenschaften zugeordnet. Netzknoten oder Kombinationen daraus entsprechen Elementarteilchen. Wenn sich ein Elemtarteilchen bewegt, verschiebt sich in Wirklichkeit die Knoten. Auch Energie entspricht nur bestimmte Arten von Knoten.

Atome sind so eine komplexe Kombination aus solchen Knoten.

Das interessante an der Theorie ist, dass sie eine Beschreibung für den Raum und die Zeit hat. Einige Erfolge kann diese Theorie auch schon für sich verzeichnen,

Elementarteilchen, Masse, Spin sind daher Eigenschaften bestimmter Knoten oder einer Kombination aus bestimmten Knoten, die den Raum und die Zeit selbst bilden.

Ich habe bald eine Thermodynamik-Prüfung und in meinem koffeingetriebenen Entropiewahn hab ich mal versucht das Universum rein thermodynamisch zu betrachten und dabei ist folgendes rausgekommen (Mich würde die Meinung der Experten hier interessieren)

Teil 1:

Das Universum war zu Beginn in alle Richtungen symmetrisch (-> Kein unterscheidbarer Raum also auch keine Zeit). Es gab nur einen möglichen Mikrozustand (nach S=klogW wäre W=1 und damit S=k*log(1) / =k*0). Die Entropie S des Anfangszustandes wäre demnach 0 (Perfekte Ordnung, aber extrem instabil). Durch asymmetrie (vermutlich durch das Quantenvakuum) fiel das System in einen instabilen Zustand und "rollt" die Energiekurve "runter". Je weiter das Universum voranschreitet umso mehr (unterscheidbare) Mikrozustände können angenommen werden (S=klogW und W geht gegen unendlich). Das Streben nach maximaler Verteilung ist genau das was wir momentan beobachten (entropisches Prinzip). Das Universum ist ein abgeschlossenes System...

Es wird zwar angenommen, dass die Anfangsingularität einen sehr niedrigen Entropiewert hatte, im Vergleich zu den möglichen Zuständen, aber keinen Wert von Null, sondern deutlich darüber. Siehe Weyl curvature hypothesis von Roger Penrose.

Man geht aber davon aus, dass es am Anfang weder Raum noch zeit gegeben hat, das setzt eine Entropie von 0 voraus, alles andere würde keinen Sinn machen.

Wenn es kein Raum und keine Zeit gab, macht auch der Entropiebegriff keinen Sinn. Wenn der Entropiebegriff aber keinen Sinn macht, dann macht auch der Entropiewert 0 keinen Sinn.

mMn macht die entropie da schon sinn, weil es nur einen mikrozustand gab, aber werd mal mit meinem physik prof darüber quatschen

Was für einen Mikrozustand gab es?

Was für Mikrozustände soll es vor Beginn von Raum und Zeit, also per Definition vor dem Urknall gegeben haben?

Es gibt Theorien in diese Richtung, dass es "davor" etwas gab, zb QLG und andere, aber das kommt erst lang nach der Thermodynamik-Prüfung und bedeutet auch nicht das selbe, wie es in den Standardtheorien verwendet wird.

Was sollen den Mikrozustände sein, dort wo nichts ist? Quantenzustände machen erst Sinn ab den Planck-Größen, die benötigen aber Raum und Zeit.

p.s.: Es ist ja nicht Nichts. Es ist ein sehr kleines Volumen, mit extrem hohem Druck und Temperatur.

Zusammengehalten eben durch die Symmetrie, die geringste Abweichung bringt es erst dazu zu Bersten

(Stichwort Planck-Welt)

Dann ist aber der Raum schon da und da sind wir wieder bei meinem Punkt, dass die Entroopie nicht 0 war. Davon geht Weyl curvature hypothesis. Bitte nachlesen.

Wenn dieses etwas nur eine Anordnungsmöglichkeit hat, weil es keine unterscheidbaren Eigenschaften gibt, dann ist W=1.

Und man geht ja davon aus, dass es diese Unterschiede ganz zu Beginn nicht gab. Diese wurden dann durch iwelche Schwankungen ausgelöst. Die dann für die Dichteschwankungen verantwortlich waren. Kleine Dichteunterschiede -> Unterscheidbarkeiten -> W>1 -> Dichteschwankungen -> Masseschwankungen -> Gravitationsschwankungen

Und wenn es räumliche Unterschiede von verschiedenen Anordnungen gibt (W>1) dann muss es auch zeitliche Unterschiede geben nämlich die Zeit t die ein Zustand braucht um zum nächsten zu wechseln.

Mit dem Raum kam die Zeit automatisch dazu weil das eine das andere voraussetzt und genau an diesem Punkt wird W>1 und es läuft gegen unendlich...

mal guggn, thermodynamisch macht es auf jedenfall Sinn

Nochmals: Es macht keinen Sinn darüber zu sprechen und auch Werte machen hier keinen Sinn.

Welche Dichteunterschiede ohne Raum? Was reden sie da? Sie studieren Physik?

Das macht keinen Sinn. Wollen sie sich nicht viel lieber auf die Prüfung vorbereiten?

Teil3.

Vergesst den letzten Satz ^^

Ich glaub ich brauch eine Pause XD

Teil2

ein abgeschlossenes System hat die Eigenschaften, dass Volumen, Druck und Temperatur untrennbar miteinander verbunden sind. Ein beschleunigt expandierendes Universum wurde nachgewiesen (Volumen geht gegen unendlich). Das heißt die Temperatur und der druck gehen gegen 0.

Schlussfolgerungen:

Die "Grenze" des Universums ist genau definiert durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit und das Alter. Das Universum kann sich nur in eine Richtung ausbreiten, die energetisch geringer als es selbst ist. Das einzige was geringer als "gegen 0" ist, ist 0 selbst. Das würde bedeuten, der Raum "außerhalb" des Universums hätte 0° Kelvin und demnach keine Materie und keine Energie. mMn hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Universums...

Urknalltheorie...

... vielleicht stimmt was nicht an der Urknalltheorie, nach der ja die vorhandene Materie quasi durch eine Unsymmetrie von Materie und Anti-Materie aus reiner Energie entstanden sein müsste. Wenn das Universum zB ein Zyklusprozess von zusammenziehen und ausdehen ist wie die Meisten Dinge in der Natur, kann die Materie durchaus woanders herkommen als vom 'Knall'.

Ganz sicher stimmt an der Urknall-Theorie sehr viel nicht - deswegen versucht man ja mit großem Aufwand weiteres Wissen zu gewinnen. Ohne offene Fragen, ohne scheinbare oder reale Widersprüche wäre die Physik eine Ansammlung nicht mehr erweiterbaren toter Information, und all die wissensdurstigen jungen Leute müssten BWL studieren. Grausame Idee ...

Posting 1 bis 25 von 307
1 2 3 4 5 6 7

Die Kommentare von Usern und Userinnen geben nicht notwendigerweise die Meinung der Redaktion wieder. Die Redaktion behält sich vor, Kommentare, welche straf- oder zivilrechtliche Normen verletzen, den guten Sitten widersprechen oder sonst dem Ansehen des Mediums zuwiderlaufen (siehe ausführliche Forenregeln), zu entfernen. Der/Die Benutzer/in kann diesfalls keine Ansprüche stellen. Weiters behält sich die derStandard.at GmbH vor, Schadenersatzansprüche geltend zu machen und strafrechtlich relevante Tatbestände zur Anzeige zu bringen.