Die Erwartungen an den Large Hadron Collider (LHC) im CERN sind heuer sehr hoch – die Messungen sollen nämlich zum ersten Mal die Chance erbringen, konkrete Aussagen über die Existenz – oder die Nichtexistenz - des Higgsbosons zu machen. Natürlich erfordern komplexe Zusammenhänge auch ausführliche Erläuterungen. Unsere Experten waren daher auf Grund des großen Besucherandrangs im Dauereinsatz. Besonderes Interesse galt auch  den kosmischen Strahlen, deren Entdeckung vor genau 100 Jahren durch den österreichischen Nobelpreisträger Victor Hess diese gesamte Forschung überhaupt erst ermöglicht hat.

In Wiener Neustadt bot sich Gelegenheit, in Zusammenarbeit mit dem medizinischen Beschleunigerzentrum MedAustron die praktischen Anwendungen der Teilchenforschung  zu demonstrieren. Die Teilchen, deren Natur wir am CERN erforschen, sollen nun auch in Österreich zu fortgeschrittenen medizinischen Behandlungen genutzt werden.  Durch einen Blick aus dem Fenster konnte man sich dabei auch vom Baufortschritt des Beschleunigers überzeugen. Er wird in Zusammenarbeit mit dem CERN entwickelt und gebaut und 2014 in Betrieb gehen. Damit spannt sich der Bogen von der natürlichen kosmischen Strahlung, deren „Domestizierung“ im Teilchenbeschleuniger bis zur Anwendung bei der Bekämpfung von Tumoren.

In Proton-Kollisionsdaten, die vom CMS Experiment aufgezeichnet wurden, konnte nun der Zerfall eines neuen, schweren b-Baryons beobachtet werden. Die komplexe Zerfallskette führt dabei zu immer leichteren, bekannten Baryonen (Abb. 1). Der erste Schritt erfolgt über das Ξ_b^-  („beauty“ - „down“ - „strange“). Die entsprechende Zerfallszeit ist so kurz, dass der Zerfallspunkt nicht vom Kollisionspunkt der Protonen unterschieden werden kann. Weitere Zerfälle können dann zu messbaren Zerfallsstrecken führen. In der Studie wurden jeweils vier aufeinanderfolgende Zerfälle identifiziert, die insgesamt sechs messbare Sekundärteilchen (zwei Myonen, drei Pionen und ein Proton) ergeben. Diese Teilchen müssen unter allen anderen  hunderten Kollisionsprodukten gefunden und richtig zugeordnet werden.

Wie in der Abbildung 2 dargestellt ergab die Analyse der beim ersten Zerfall freiwerdenden Energie ein klares Signal bei 15 MeV. Die Masse des neuen Teilchens liegt dagegen mit fast 6 GeV wesentlich höher und entspricht etwa 6 Protonmassen. Es wird mit dem theoretisch vorhergesagten Ξ_b^*0 identifiziert

“Observation of an excited Xi(b) baryon”, http://arxiv.org/abs/1204.5955v1

Die beiden Teilchenstrahlen im LHC haben eine Energie von 8 TeV die zur Verfügung steht um neue Teilchen zu erzeugen. Dies bedeutet einen neuen Weltrekord, wobei bereits die ursprüngliche Energie von 7 TeV in den Jahren 2010/11 Weltrekord war. 

2012 wird ein besonders spannendes Jahr, denn einer der wichtigsten Fragen der Teilchenphysik könnte durch die Daten die dieses Jahr gesammelt werden, beantwortet werden: existiert das sogenannte Higgs Boson welches allen Teilchen - und somit auch uns Menschen und den Objekten um uns - Masse gibt oder nicht? Die Nichtexistenz des Higgs Teilchens wäre dabei die wahrscheinlich spannendere und größere Sensation, denn das bedeutet das Masse in unserer Natur in einer noch raffinierteren Weise funktioniert als wir bislang dachten.

Die Abschaltung des Beschleunigers in den letzten Monaten fand aufgrund von notwendigen und üblichen Wartungsphasen des Beschleunigers als auch der Experimente statt. 

Video: http://cdsweb.cern.ch/record/1435792

An weiteren Stationen erfuhren die SchülerInnen, wie man mithilfe von Blitzen mikroskopisch kleine Teilchen sichtbar machen kann, wie Magnetfelder die Bahnen der Teilchen beeinflussen, wie man mit einfachsten Mitteln einen einfachen kleinen "Teilchenbeschleuniger" mit Magnetkugeln bauen kann, und vieles mehr. Als Abschluss und Höhepunkt wurde dann noch eine Wasserflasche beschleunigt - in Form einer Wasserrakete, die wir in den wunderschön blauen Himmel schossen.

Die Kinder waren mit Begeisterung dabei - ein Mädchen meinte im Interview mit dem ORF Burgenland, der ebenfalls dem Event beiwohnte: "Meine Freundin meinte, dass Physik langweilig ist - ich muss ihr erzählen dass sie sich geirrt hat!".

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.