Die Stunde der Wahrheit naht – gibt es ein 750 GeV – Boson?

Der Large Hadron Collider führte im letzten Jahr erstmals mit einer Rekordenergie von 13 TeV Messungen durch – die Menge der Daten blieb allerdings aufgrund verschiedener technischer Probleme hinter den Erwartungen zurück. Dieses Jahr scheint es viel besser zu laufen, denn trotz des Zwischenfalls mit Marder steigt die gesammelte Datenmenge schnell an und wird voraussichtlich bald die Messungen des gesamten letzten Jahres überholen, die in beiden Experimenten etwa 4 inverse Femtobarns Umfang hatten (zur Erklärung der Bedeutung von Barns und Femtobarns siehe hier).

So ist der aktuelle Stand bei CMS, dem einen der beiden großen Experimente:

int_lumi_per_day_cumulative_pp_2016onlinelumi
Quelle

(Merke: 3000 inverse Picobarns = 3 inverse Femtobarns – das mit den Pico und Femto ist umgedreht, da man den Kehrwert betrachtet)

Das hier ist der Plot des ATLAS-Experiments aus den alten Daten, der zusammen mit Ergebnissen von CMS seit letzten Winter wegen des kleinen Bumps bei 750 GeV Masse für Aufregung sorgt:

1115

Wie man ablesen kann, wurden damals nur 3.2 inverse Femtobarns an Daten verwendet, eine Menge, die demnächst von den Experimenten erneut erreicht wird! Natürlich wird die Folgeanalyse vermutlich nicht übermorgen einfach so aus dem Experiment purzeln und publiziert werden – die Daten müssen erstmal aufgedeckt werden, die Analyse durchgeführt, und von den Kollaborationen für eine Vorveröffentlichung approved werden. All das dauert eine Weile, wie die Experimentalphysiker besser wissen als ich.

Nun gibt es im Prinzip ungefähr drei Möglichkeiten, was passieren könnte – ein ähnlich großer Überschuss wie der von 2015 könnte in den neuen Daten an gleicher Stelle auftauchen – dann müsste man natürlich noch eine anständige kombinierte Analyse anstrengen, um die wirkliche statistische Signifikanz aller Messungen zu ermitteln, aber psychologisch wäre die Sache klar – fast jeder würde davon ausgehen, dass es dort ein neues Teilchen gibt. Die Aufregung wäre dann groß, man wird davon reden hören, dass in der Physik nichts mehr so ist, wie es war, und verschiedene Leute schauen sich auf TripAdvisor schon mal an, was es in Stockholm sonst noch so zu sehen gibt.

Es könnte sein, dass rein gar nichts signifikantes zu sehen ist – das wäre die Erwartung, wenn der Bump nur ein statistischer Ausreißer war. In dem Fall würden die Sektflaschen wieder in den Keller gestellt, und bis auf wenige Optimisten würden die meisten davon ausgehen, dass es hier nichts mehr zu sehen gibt.

Besonders schmerzhaft wäre es, wenn wir zwischen den beiden Fällen landen  – eine kleine Fluktuation nach oben in der Nähe der 750 GeV, die man plausibel als erneuten Zufallsausreißer abtun könnte, aber auch als Bestätigung, dass da ein neues Teilchen ist, dessen Signal nur durch eine kleine Fluktuation *nach unten* geschwächt wurde. In diesem Fall würde die Diskussion vermutlich genau so weitergehen wie bisher, und noch ein paar dutzend Theoriepapiere geschrieben, die erklären, weshalb die Produktion des 750 GeV-Bosons vom Stand der Planeten abhängt und deshalb 2016 nicht so gut gelingt. Zum Glück würden wir dann aber nicht zu lange auf mehr Daten vom LHC warten, und die Klärung würde sich vermutlich nur um ein paar Monate verschieben.

Bei all dem Gerede über die 750 GeV darf man natürlich nicht vergessen, dass möglicherweise noch ganz andere Dinge in den Daten entdeckt werden könnten. Also – Ohren auf, was in der Gerüchteküche so braut!

Ein Gedanke zu “Die Stunde der Wahrheit naht – gibt es ein 750 GeV – Boson?

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