Bump-Jagd am Large Hadron Collider
– Partikel-Kollisionen bei ausreichend hohen Energien sind notwendig, um ein Higgs-boson, aber für eine lange Zeit, die Physiker waren auf der Jagd in der Dunkelheit: Sie wusste nicht, was diesem Energiebereich wurde.
Am Large Electron-Positron Collider (LEP), dem direkten Vorgänger des Large Hadron Collider, und am Tevatron von Fermilab in den USA hatten sie nach Anzeichen des Higgs–Bosons in Teilchenkollisionsresten gesucht., Der Large Hadron Collider hatte die Fähigkeit, den gesamten vorhergesagten Energiebereich zu erforschen, in dem das Higgs-Boson auftreten könnte, und die beiden universellen Teilchendetektoren am LHC – ATLAS und CMS – sollten eine endgültige Antwort auf seine Existenz liefern. Für einige, wie Monni, war die Berufung des LHC unwiderstehlich und führte ihn dazu, seine Karriere von der Luft-und Raumfahrttechnik zur theoretischen Physik zu wechseln.
Gonzalez Suarez ‚ Kollegen und Freunde befanden sich in den CMS-und ATLAS-Kontrollräumen, als der LHC am 30., Sie selbst war in ihrem Büro am Hauptstandort des CERN in Genf. „Ich habe meine Doktorarbeit auf einem Bildschirm geschrieben und mir den Live-Stream der Kollisionen in einer Sekunde angesehen. Ich wollte wissen, ob der Code, den ich geschrieben hatte, um Partikel zu identifizieren, die bei den Kollisionen erzeugt wurden, funktioniert hat!“
Wenn zwei Protonen innerhalb des LHC kollidieren, sind es ihre konstituierenden Quarks und Gluonen, die miteinander interagieren. Diese hochenergetischen Wechselwirkungen können durch gut vorhergesagte Quanteneffekte ein Higgs-Boson erzeugen, das sich sofort – oder „Zerfall“ – in leichtere Teilchen umwandeln würde, die ATLAS und CMS beobachten könnten., Die Wissenschaftler mussten daher genügend Beweise dafür sammeln, dass Teilchen, die aus einer Higgs-Produktion und-Transformation hervorgegangen sein könnten, tatsächlich das Ergebnis eines solchen Prozesses waren.
„Als das LHC-Programm begann, war die landläufige Meinung, dass wir erst nach mehreren Jahren der Datenerfassung ein Higgs-Boson sehen würden“, erzählt Vivek Sharma, der die CMS-Suche mit leitete, als der LHC seinen Betrieb aufnahm. Sharma und seine Kollegen stellten CMS im September 2010 einen Plan vor, wie man das Problem mit der Hälfte dieser Daten angehen kann. Es erforderte nicht nur ein gründliches Verständnis der eigenen Detektorhardware, ihrer Reichweite und ihrer Grenzen, sondern auch ein Team mit unterschiedlichem technischem Know-how., „Zu der Zeit, als ATLAS und CMS im März 2011 ein gemeinsames Gespräch mit dem wissenschaftspolitischen Ausschuss des CERN hielten“, fährt Sharma fort, „baute sich eine Kraft auf, dass das Higgs-Boson mit noch kleineren Datensätzen gejagt werden konnte.“
Ein routinemäßiges Jahresendseminar von ATLAS und CMS im Dezember 2011 überlastete die Webcast-Server des CERN, als Tausende eintrafen, um die neuesten Updates aus den Kollaborationen zu hören. Frühe Anzeichen für das Higgs-Boson waren da: Beide Detektoren hatten Unebenheiten in ihren Daten gesehen, die sich von statistischen Schwankungen oder Geräuschen unterschieden., Den Ergebnissen fehlte jedoch die notwendige statistische Sicherheit, um die Entdeckung zu beanspruchen. Die Welt musste fast sieben Monate warten, bis Joe Incandela von CMS und Fabiola Gianotti von ATLAS dies im Juli 2012 tun konnten. Die Kollaborationen hatten sich besser als erwartet entwickelt, um das Higgs-Boson mit nur zwei Jahren Daten aus dem LHC zu entdecken.
Im Auditorium des CERN wischte Peter Higgs Freudentränen weg, und François Englert würdigte seinen verstorbenen Kollegen und Mitarbeiter Robert Brout, der keinen Beweis für den Mechanismus sah, der seinen Namen trägt.,
Gonzalez Suarez feierte mit gemischten Gefühlen. Ihre Postdoktorandenforschung führte sie von der Higgs-Forschung vor der Entdeckung und schließlich von CMS zur ATLAS-Kollaboration. „Die Entdeckung des Higgs-Bosons war ein historisches Ereignis, aber wir stehen immer noch am Anfang unseres Verständnisses dieses neuen Teilchens.”