Elementarteilchen W-Boson: Erste hochpräzise Massebestimmung gelingt

20. Dez 16

Lichtenberg-Professor Matthias Schott wirkt mit am internationalen Kooperationsprojekt "ATLAS-Experiment", dem am Teilchenbeschleuniger LHC eine der genausten Einzelmessungen der Masse des W-Bosons geglückt ist.

Aufgezeichneter Zerfall eines W-Bosons mit dem ATLAS-Detektor am LHC: Für die Bestimmung der W-Boson-Masse wurden mehr als 10 Millionen Ereignisse dieser Art vermessen und untersucht. (Abbildung: ATLAS Collaboration)

Aufgezeichneter Zerfall eines W-Bosons mit dem ATLAS-Detektor am LHC: Für die Bestimmung der W-Boson-Masse wurden mehr als 10 Millionen Ereignisse dieser Art vermessen und untersucht. (Abbildung: ATLAS Collaboration)

Nach fünfjähriger Arbeit konnten Physiker am Forschungszentrum CERN erstmals eine Hochpräzisionsmessung der Masse des W-Bosons vorstellen. Lichtenberg-Professor Dr. Matthias Schott war mit seiner Arbeitsgruppe wesentlich an der Messung beteiligt. Lange Zeit ging die Fachgemeinschaft davon aus, dass solche Messungen am Large Hadron Collider (LHC), dem großen Teilchenbeschleuniger des CERN, nur sehr schwer möglich sein würden. Dieser hochgenauen Messung zufolge hat das W-Boson eine Masse von 80.370 Megaalekronenvolt (MeV), sie bestätigt damit das Standardmodell der Teilchenphysik. Der kleine Wermutstropfen: Das Ergebnis liefert bisher keinen Hinweis auf eine neue Physik.

Das W-Boson ist ein Elementarteilchen, das 1983 am CERN entdeckt wurde und das für die Vermittlung der sogenannten schwachen Wechselwirkung verantwortlich ist. Durch die genaue Bestimmung seiner Masse sind indirekte Rückschlüsse auf die Eigenschaften des Higgs-Bosons möglich, das 2012 ebenfalls am CERN entdeckt wurde. Das Higgs-Teilchen galt als das letzte fehlende Puzzlestück im Zoo der Elementarteilchen nach dem derzeit geltenden Standardmodell. Die nun vorgestellte Messung erreicht eine Präzision von 0,2 Prozent und zählt damit zu den genausten Einzelmessungen, die jemals erzielt wurden. Die Messung wurde von der ATLAS-Kollaboration veröffentlicht, einem Zusammenschluss von mehr als 3000 Wissenschaftlern aus der ganzen Welt, die den ATLAS-Detektor am LHC konstruiert haben und seit 2008 betreiben.

"Nach vielen Jahren Arbeit und vielen unerwarteten Problemen sind wir nun alle sehr stolz auf dieses Ergebnis. Bei einer solchen Messung muss man auf die Expertise und die Zusammenarbeit der gesamten Kollaboration vertrauen können", sagt Schott, der seit 2013 an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz forscht. Im Rahmen seiner Lichtenberg-Professur befasst er sich schwerpunktmäßig mit Fragen zum Ursprung der Masse von Elementarteilchen, insbesondere mit der hochpräzisen Messung der Masse von W-Bosonen.

Weitere Informationen

Pressemitteilung zum Atlas-Experiment: http://www.uni-mainz.de/presse/77329.php

Ein Forscherportrait von Matthias Schott finden Sie unter: https://www.youtube.com/watch?v=5JA4ybwHVCs

Hintergrund: Lichtenberg-Professuren der VolkswagenStiftung

Mit den "Lichtenberg-Professuren" kombiniert die VolkswagenStiftung die personen- und institutionsbezogene Förderung: Indem herausragende (Nachwuchs-)Wissenschaftler(innen) eine Tenure-Track-Option an einer selbst gewählten deutschen Universität erhalten, bekommen sie die Möglichkeit, eigenständig und langfristig in innovativen und interdisziplinären Bereichen zu forschen. Der nächste Stichtag ist der 1. Juni 2017. Weitere Informationen unter "Lichtenberg-Professuren".