Das Rätsel der oberen Antiasymmetrie auf dem Tevatron scheint verschwunden zu sein • Igor Ivanov • Wissenschaftsnachrichten zu den "Elementen" • Tevatron-Ergebnisse, Überprüfung des Standardmodells

Das Geheimnis der Top-Antiasymmetrie auf dem Tevatron scheint verschwunden zu sein

Ergebnisse der DZero Collaboration zur Messung der Top-Anti-Anti-Asymmetrie bei Tevatron. Unterschiedliche Punkte entsprechen Daten mit unterschiedlichen Auswahlkriterien. Ihr Durchschnittswert wird angezeigt vertikale gepunktete Linie. Vertikale durchgezogene Linie – theoretisch vorhergesagtes Ergebnis, das innerhalb der Fehlergrenzen mit der neuen Dimension übereinstimmt. Bild aus dem Artikel zur Diskussion

Vor einigen Jahren, als der Large Hadron Collider gerade seinen Start vorbereitete, wurde am amerikanischen Proton-Antiproton-Collider Tevatron nach neuen Teilchen und Phänomenen gesucht. Die Arbeit dieses Colliders wurde 2011 abgeschlossen, aber in den letzten Jahren seiner Arbeit hat Tevatron viele seltsame und sogar mysteriöse Ergebnisse hervorgebracht. Die Verarbeitung der akkumulierten Daten des Tevatron ist noch nicht abgeschlossen, obwohl klar ist, dass der LHC bereits den Hauptstab übernommen hat. Und noch ein informellerer kann zur offiziellen Liste seiner wissenschaftlichen Aufgaben hinzugefügt werden – um mit allen Rätseln von Tevatron umzugehen.

Es muss gesagt werden, dass das Tevatron zwei Hauptdetektoren hatte, CDF und DZero, und ihre Schlussfolgerungen stimmten nicht immer überein. Es gab Präzedenzfälle, als einer der Detektoren eine signifikante Abweichung vom Standardmodell sah, aber der zweite Detektor bestätigte dies nicht.Beide stimmten jedoch auf ein ungewöhnliches Phänomen zu – eine anomal große Asymmetrie zwischen Top-Quarks und Antiquarks. Für eine populäre Darstellung dieses Ergebnisses siehe The Interesting News von Tevatron.

Über sehr starke Asymmetrie – mehrfach mehr als Vorhersagen des Standardmodells! – Die CDF-Kollaboration wurde 2011 zum ersten Mal gemeldet, und ein halbes Jahr später bestätigte DZero seine Daten. Für Theoretiker war es ein leckerer Bissen – schließlich könnte eine so starke Abweichung vom Standardmodell auf eine neue Theorie hindeuten, die am LHC entdeckt werden soll. Ein Jahr später bestätigte eine neue CDF-Analyse zu noch mehr Datenstatistiken eine signifikante Asymmetrie. Gleichzeitig hat der Large Hadron Collider keine besondere Asymmetrie beobachtet – dies war jedoch nicht allzu überraschend, da der LHC für solche Messungen nicht optimiert ist.

Da keine weiteren signifikanten Abweichungen vom Standardmodell zu erkennen waren und alle anderen Tevatron-Rätsel nach und nach aufgelöst wurden, hofften die Physiker, dass diese Asymmetrie real ist und dass es tatsächlich das erste Zeichen der Neuen Physik sein wird.Es scheint jedoch, dass der kürzlich veröffentlichte neue Artikel DZero diesen Hoffnungen eine fette Flanke setzt.

Vor zwei Jahren berichtete Tevatron über Asymmetrie und erreichte zehn Prozent. Nun berichtet die DZero-Kollaboration, dass die Analyse einer breiteren Klasse von Daten eine sehr geringe Asymmetrie ergibt – etwa (4,2 ± 2,3 ± 2,0)%. Zwei Unsicherheiten entsprechen dabei statistischen und systematischen Fehlern. Dies entspricht den Vorhersagen des Standardmodells – etwa 2,0%.

Es ist notwendig zu klären, aufgrund dessen sich die Ergebnisse von DZero so stark verändert haben. In den untersuchten Prozessen werden ein Top-Quark und sein Antiquark geboren. Jeder von ihnen spaltet sich entweder in mehrere Hadronen oder in Leptonen und Hadronen auf. Es ist möglich, auf verschiedene Arten nach Asymmetrie zwischen Quarks und Antiquarks zu suchen, und das natürlichste von ihnen besteht darin, ein Lepton und mehrere Hadronjets auszusondern. Erste Ergebnisse wurden bei der Analyse von Ereignissen wie "Lepton + 4 oder mehr Jets" erhalten. Jetzt hat sich die Klasse der Ereignisse auf "Lepton + 3 oder mehr Jets" erweitert, das heißt, viele Ereignisse, die zuvor nicht berücksichtigt wurden, wurden jetzt zur Analyse hinzugefügt. Außerdem ist das Datenverarbeitungsverfahren selbst noch schärfer geworden (siehe einige Details zum Blog Tommaso Dorigo).

Die Analyse zeigte, dass es bei 4-Jet-Ereignissen tatsächlich eine große Asymmetrie gibt, aber durch 3-Jet-Ereignisse vollständig ausgeglichen wird (siehe Abbildung). Der Unterschied bleibt bestehen, ist aber bereits mit dem Fehler vergleichbar.

Jetzt das Wort für die CDF. Wenn sich herausstellt, dass diese Zusammenarbeit die Ergebnisse schmälern wird, wird nicht von einer Diskrepanz zwischen Theorie und Experiment gesprochen. Die frühen Berichte von Tevatron müssten dann als falscher Alarm erkannt werden, der entweder durch statistische Schwankungen oder durch unvollständig zuverlässige Datenanalyse verursacht wird. So entsteht das Gefühl, dass das letzte Rätsel von Tevatron allmählich verschwindet.


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