Alle News-Artikel

Die reguläre Wartungsperiode des Large Hadron Collider (LHC) wurde soeben beendet. Der Beschleunigertunnel und die Experimentierzonen sind wieder geschlossen. Die acht LHC-Sektoren sind bereits auf ihre Betriebstemperatur von -271 Grad Celsius gebracht worden. Die letzten Vorbereitungen zum Einschießen von Protonen Mitte März sind im Gange. Die größte Neuerung in diesem Jahr liegt in der höheren Energie mit 8 Teraelektronenvolt (TeV) statt bisher 7 TeV. Dies wird die bislang höchste erreichte Energie eines Beschleunigers. Aber auch Intensität und Strahlfokussierung sollen erhöht werden, so dass mit Jahresende mehr als drei Mal so viele Daten wie bisher zur Verfügung stehen werden, um die Frage der Existenz des Higgs-Teilchens endgültig zu klären. Die ersten Kollisionen werden Anfang April erwartet.

Eine spannende Datennahmeperiode steht bevor, die vielleicht auch schon Hinweise auf neue Physik bringen wird.  2012 wird ein aufregendes, spannendes und entscheidendes Jahr für die Teilchenphysik.

Jugendliche erleben bei den Masterclasses hautnah, wie österreichische TeilchenphysikerInnen Wissenschaft betreiben. Die Nachwuchs-ForscherInnen analysieren dabei selber Daten, die bei Kollisionen zwischen Elementarteilchen am weltgrößten Beschleuniger am CERN in Genf aufgezeichnet wurden.
Die Masterclasses sind ein internationales Event, an dem jährlich mehrere tausend SchülerInnen teilnehmen. Standorte in Wien sind die UNI Wien und das Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Am Vormittag erfahren die SchülerInnen Wissenswertes über Elementarteilchen, Kräfte und das Standardmodell der Elementarteilchenphysik, über die Technik der Beschleuniger und Experimente sowie über die allerneuesten Forschungsergebnisse. Anschließend werten sie echte experimentelle Daten aus, die bei Teilchenkollisionen am CERN in Genf aufgezeichnet wurden. Am Ende des Forschungstages vergleichen und diskutieren die Nachwuchs-WissenschaftlerInnen ihre Ergebnisse in einer Video-Konferenzschaltung mit dem CERN. Genau so, wie es auch in den internationalen Kollaborationen der TeilchenphysikerInnen üblich ist.

"Man hat wirklich einen Einblick bekommen, was die Physiker machen und wie die Datenauswertung wirklich funktioniert." berichtet Veronika Pfannenstill von ihrem Besuch bei der Masterclass 2011 am HEPHY.

Ins Leben gerufen wurden diese Internationalen Schulerforschungstage von der IPPOG (International Particle Physics Outreach Group). Über 90 Universitäten und Forschungseinrichtungen in mehr als 30 Ländern öffnen für den interessierten Nachwuchs ihre Türen. Darunter 3 Standorte in Österreich, Wien (Institut für Hochenergiephysik der ÖAW, Fakultät für Physik), Graz (Universität Graz - Institut für Physik) und Innsbruck (Institut für Astro- und Teilchenphysik). 


Ansprechpartner:

DI Dr. Laurenz Widhalm

Projektleiter
Tel: 01 544 73 28-33

Laurenz.Widhalm@oeaw.ac.at
 
DI Dr. Marko Dragicevic
Tel: 01 544 73 28-36
Marko.Dragicevic@oeaw.ac.at

Etwa hundert internationale Experten haben sich im Februar in Wien zusammen gefunden, um den aktuellen Stand des japanischen Belle II-Experiments zu besprechen. Unter den Teilnehmern waren etliche KollegInnen vom Forschungslabor KEK (Japan), wo das Belle II-Experiment durchgeführt wird. Veranstaltet wurden die Tagungen, das Common Belle II SVD-PXD Meeting und das Joint Belle II & SuperB Background Meeting, vom Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Thema der ersten Tagung war das Herz des Experiments, der Pixel-Detektor (PXD) und der Silizium-Vertex-Detektor (SVD) - für letzteren ist Gastgeber HEPHY hauptverantwortlich.

"Es freut uns, dass wir so viele hochkarätige WissenschaftlerInnen aus aller Welt bei uns zu Gast hatten. Zahlreiche mündliche Danksagungen und erste Ergebnisse einer anonymen Umfrage unter den TeilnehmerInnen zeigen, dass diese mit dem Austragungsort höchst zufrieden waren.", so DI Dr. Markus Friedl vom HEPHY und Leiter des Organisationskomitees beider Tagungen.

Bei Pixel- und Silizium-Vertex-Detektor handelt es sich um die beiden innersten Detektoren im Belle II-Experiment, die für die Bestimmung des Vertex (Ursprungs) von neu entstehenden Teilchen, insbesondere B-Mesonen und deren Zerfallsprodukte, verantwortlich sind. Das Ziel des Belle II-Experiments ist die Untersuchung eines minimalen Ungleichgewichts zwischen Materie und Antimaterie, das schließlich dazu geführt hat, dass das heutige Universum aus Materie besteht und die Antimaterie verschwunden ist. Belle II erforscht diese Asymmetrie anhand der B-Mesonen, und daher sind die beiden Detektoren nicht nur räumlich gesehen, sondern auch funktional die zentralen Elemente des Experiments.

Bei der anschließenden "Background"-Tagung wurden Konzepte zur Verringerung des Strahlungs-Untergrundes von Experten des Belle II-Experiments gemeinsam mit Kollegen vom italienischen Schwesterprojekt SuperB diskutiert. In beiden Experimenten werden Teilchenstrahlen im Nanometer-Bereich fokussiert, um hohe Kollisionsraten und damit Präzisionsmessungen mit hoher Statistik zu ermöglichen.

Es gibt viel Aufregendes zu entdecken, zu erforschen und zu hören. Der Einstieg am 23. Jänner um 19:00 Uhr ist der Vortrag  "LHC - die größte Maschine der Welt" von Thomas Bergauer (HEPHY). Präsentiert wird die Technik hinter diesem faszinierenden, wissenschaftlichen Apparat. Des Weiteren gibt es interessante Einblicke hinter die Kulissen des CERN. Zudem werden erste Ergebnisse des LHC präsentiert und die praktischen Anwendungen der Teilchenphysikforschung diskutiert.

An den Teilchenforschertagen am 24. und 25. Jänner erklären Experten vom HEPHY "Das Geheimnis der Teilchen aus dem Weltraum", wo Kinder die Gelegenheit haben auch selbst zu experimentieren. Am zweiten Tag stellen die Forscher die Fiktionen in dem bekannten Film "Illuminati" den physikalischen Fakten gegenüber.

Am 26. Jänner gibt es darüber hinaus ein spezielles Programm Teilchenphysik für LehrerInnen.

Höhepunkt der Teilchenforschertage ist die "7 Billionen Elektronenvolt Show" die jeweils am 24. und 25. Jänner stattfindet! Dabei können mit Teilchen-Wissen tolle Preise gewonnen werden! 

Kontakt:

DI Dr. Laurenz Widhalm
Projektleiter Outreach
Tel: 01 544 73 28 - 33
laurenz.widhalm@oeaw.ac.at

DI Dr. Marko Dragicevic
Tel: 01 544 73 28 - 36
marko.dragicevic@oeaw.ac.at

Im Oktober diesen Jahres war unsere Wanderausstellung zu Gast im 23. Bezirk in Wien, im pGORG St. Ursula. Nicht zuletzt dank des großen Engagements dieser Schule, allen voran Frau Prof. Wolny, wurde diese Ausstellung ein großer Erfolg - mit nachhaltiger Wirkung: zur Aufbereitung des in der Ausstellung Gelernten wurden die SchülerInnen motiviert, verschiedene Themen in Form eines Comics aufzuarbeiten. Das Ergebnis wollen wir Ihnen nicht vorenthalten:

Alle Comics können in unserer Gallery besichtigt werden!

Wir danken den SchülerInnen für diesen originellen Beitrag zur Vermittlung unserer Forschung!

Im so genannten Standardmodell der Teilchenphysik ist das Higgs-Boson für die Erklärung der Massen der schwachen Kraftteilchen Wund Z sowie der Massendifferenzen bestimmter anderer Elementarteilchen nötig; die Stärke seiner Wechselwirkung mit anderen Teilchen steigt mit deren Masse. Dementsprechend können Higgs-Bosonen mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten in Paare von Kraft- bzw. Materieteilchen (Bosonen bzw. Fermionen) zerfallen. Diese Wahrscheinlichkeiten hängen selbst wieder von der Masse des Higgs-Bosons ab. Um Hinweise auf ein Higgs-Boson mit unbekannter Masse zu bekommen, muss daher eine Vielzahl verschiedener Zerfallskanäle untersucht werden. In diesem Seminar sahen auch die Physiker des jeweils anderen Experiments zum ersten Mal die Ergebnisse der Kollegen. Damit soll eine vorzeitige gegenseitige Beeinflussung während der Datenanalyse der beiden Experimente verhindert werden.

Für die im Bild gezeigte maximale mit den Daten verträgliche Produktionsrate eines Higgs-Bosons untersuchte die CMS-Kollaboration fünf verschiedene Zerfallskanäle mit insgesamt 42 verschiedenen Kombinationen von beobachteten Teilchen. Dabei waren auch Beiträge des Instituts für Hochenergiephysik wie z.B. zentrale Elemente des Auswahlsystems, das die Rate von 20 Millionen Ereignissen pro Sekunde auf einige 100 reduziert, von wesentlicher Bedeutung.

Die Darstellung zeigt die obere Grenze der Produktionsrate im Verhältnis zur Vorhersage des Standardmodells. Die CMS-Daten erlauben, Higgs-Bosonen im Massenbereich von 127-600 GeV/c² auszuschließen. Dies stellt einen substantiellen Fortschritt dar, sogar im Vergleich zu dem kürzlich gezeigten gemeinsamen Resultat der CMS- und ATLAS-Experimente, das auf dem ersten Teil der Daten aus 2011 beruhte. Es verbleibt nur mehr ein sehr kleiner Bereich zwischen der Grenze bei 127 GeV/c² und den Resultaten von LEP, dem Vorgänger des LHC am CERN, die Higgs-Bosonen mit einer Masse kleiner als 114 GeV/c² ausschlossen.

Im noch erlaubten Massenbereich bei etwa 120-125 GeV/c² beobachtete CMS eine interessante Anhäufung von Ereignissen, die mit der Interpretation als Zerfälle von Higgs-Bosonen verträglich sind. Dies drückt sich durch eine Abweichung der beobachteten Kurve vom Ergebnis eines "durchschnittlichen" Experiments aus. Der Überschuss entspricht etwa der Vorhersage des Standardmodells, jedoch ist die Anzahl der beobachteten Ereignisse zu klein, um eine genaue Aussage zu treffen: so kann dieser Überschuss auf statistischen Schwankungen beruhen oder aber auch ein erster Hinweis auf ein Higgs-Boson sein. 

Von besonderem Interesse ist, dass das zweite große LHC Experiment ATLAS ebenfalls eine unerwartet hohe Anzahl von Kandidaten im selben Massenbereich beobachtet.  Bis Ende 2012 erwartet man in beiden Experimenten eine 3- bis 4-fach höhere Datenmenge. Damit sollte die Frage der Existenz oder auch der Nicht-Existenz des Higgs-Bosons endgültig beantwortet werden.

Kontakt:

Univ. Doz. DI Dr. Manfred Krammer

Manfred.Krammer@oeaw.ac.at

Tel.: +43 (0) 1 544 73 28 - 41

Pressekontakt:



Mag. Brigitte De Monte


Mobil: +43 664 884 76 542



Brigitte.De.Monte@oeaw.ac.at

Emil ist bei uns am HEPHY kein ganz Unbekannter - er besuchte bereits im vorigen Schuljahr unseren Anfänger- und Fortgeschrittenenkurs auf der Begabtenakademie, wo er nicht nur die Teilchen und Urkräfte unseres Universums kennenlernte, sondern schlussendlich auch selbst echte Daten vom CERN auswerten konnte. Sein Interesse an der Grundlagenforschung war damit offensichtlich keineswegs gesättigt, wie seine Neutrino-Email bewies. Und sein Wunsch, einmal das größte Forschungszentrum für Teilchenphysik zu besuchen, ernst.

Soviel Interesse sollte nicht unbelohnt bleiben, und so gelang es uns tatsächlich, für ihn eine Spezial-Kinder-CERN-backstage-Führung zu organisieren: Unser österreichischer Physiker-Kollege Michael Hoch, der für die Öffentlichkeitsarbeit beim CMS-Experiment arbeitet, und auch für einige wissenschaftlich-künstlerische Projekte verantwortlich zeichnet, öffnete für Emil einige Türen, die für normale Besucher des CERN verschlossen bleiben.

Besonders erstaunt war Emil als er die kleine rote Flasche sah, aus der all die hunderten Milliarden Protonen stammen, die jede Sekunde im LHC beschleunigt werden. So unscheinbar kann der Start in den größten Teilchenbeschleuniger der Welt sein!

Nach einer Stärkung im berühmten Restaurant 1 des CERN, das schon einige Nobelpreisträger gesehen hat, war noch Kreativität gefragt: wie kann man eigentlich aus Lego-Steinen einen Teilchenbeschleuniger basteln? Emil fand da gemeinsam mit den Söhnen von Michael Hoch, die auch bei der Führung dabei waren, eine originelle Lösung - vielleicht gibt es ja dieses Modell eines Tages zu kaufen, denn eines der Projekte von Michael Hoch ist die Entwicklung eines Lego-Modells zum Thema CERN.

Irgendwann geht auch der spannendste Tag zu Ende, und Emil reiste mit vielen neuen Eindrücken nach Hause. Wir würden uns aber nicht wundern, wenn wir bald wieder von ihm hören...