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Forscher entdecken neue Reaktion des Higgs-Bosons

Forschende am Cern haben einen neuen Teilchenprozess entdeckt. Sie konnten zum ersten Mal die gemeinsame Produktion eines Higgs-Bosons mit zwei Top-Quarks messen. Die Beobachtung dieses seltenen Vorgangs gilt als Meilenstein für die Hochenergiephyisk.
Forschende am Cern haben eine neue Reaktion des Higgs-Bosons entdeckt. Das Teilchen, das erstmals 2012 am Cern nachgewiesen wurde, wird weiterhin erforscht. (Bild: Cern/Atlas-Forschungskonsortium)

Forschende am Cern haben eine neue Reaktion des Higgs-Bosons entdeckt. Das Teilchen, das erstmals 2012 am Cern nachgewiesen wurde, wird weiterhin erforscht. (Bild: Cern/Atlas-Forschungskonsortium)

(sda)

Karl Jakobs, der Leiter des internationalen Atlas-Forschungskonsortiums, welches das Higgs-Boson erforscht, bezeichnete die Messung in einer Mitteilung des Cern als "Meilenstein in der Erforschung des Higgs-Mechanismus und der Wechselwirkung der Elementarteilchen mit dem Higgs-Teilchen". Damit sei nun bestätigt, dass auch das schwerste der bekannten Teilchen, das Top-Quark, seine grosse Masse über den Higgs-Mechanismus erhalte.

Das Higgs-Boson wurde 2012 am Cern nachgewiesen und wird seither intensiv weiter erforscht. Es ist ein Elementarteilchen und einer der wichtigsten Bausteine des Standardmodells der Physik: Mit dem sogenannten Higgs-Mechanismus wird erklärt, wie die anderen Teilchen - also die Grundbausteine der Materie - ihre Masse erhalten.

Da nur ein Prozent aller Higgs-Bosonen zusammen mit zwei Top-Quarks produziert werden, war die aktuelle Beobachtung eine grosse Herausforderung. "Um diesen Prozess zu entdecken, haben wir wichtige Zerfälle des Higgs-Bosons untersucht und die Einzelmessungen kombiniert", erklärt Andrea Knue, eine der führenden Atlas-Wissenschaftlerinnen, in einer Mitteilung der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (D).

Die Forschenden verwendeten den ganzen Datensatz, den der weltweit grösste Teilchenbeschleuniger, der Large Hadron Collider (LHC) am Cern, dem Atlas-Experiment bis Ende 2017 bereitgestellt hat. Mehrere Analyseteams waren an der Auswertung beteiligt.

Die Messung gelang mit einer statistischen Signifikanz von 6,3 Standardabweichungen (Sigma). Auch das ebenfalls am Cern angesiedelte Konkurrenzexperiment CMS hat diesen Prozess beobachtet. Er erreichte eine Signifikanz von 5,2 Sigma. Beide Messungen stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells überein, das alle bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen beschreibt.

Allerdings sind die Messungenauigkeiten noch gross. Die Forscher streben daher weitere, genauere Messungen an, die Fortschritte im Verständnis des Higgs-Bosons und des Top-Quarks bringen könnten.

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