Beim Large Hadron Collider (LHC) in Europa ist schneller besser. Andere Forscher proklamieren jedoch nicht so schnell. LHC hat möglicherweise nicht das Higgs-Boson entdeckt, das Boson, das allem Masse verleiht. das Gottteilchen wie manche es genannt haben. Während die Entdeckung von Higgs Boson im Jahr 2012 mit der Vergabe des Nobelpreises an Peter Higgs und François Englert im Dezember 2013 gipfelte, hat ein Forscherteam diese Zweifel an dem Higgs Boson in seinem in der Zeitschrift Physical Review D veröffentlichten Artikel geäußert.
Der Diskurs ähnelt dem, was sich im letzten Jahr mit der Entdeckung von Licht seit Beginn der Zeit entwickelt hat, das die Inflationsepoche des Universums bedeutete. Forscher, die sich mit den Tiefen des Universums und den inneren Tiefen subatomarer Teilchen befassen, suchen nach Signalen am Rande der Erkennbarkeit, knapp über dem Rauschpegel und in der Nähe der Signale anderer Quellen. Für die Beobachtungen des BICEP2-Teleskops (frühere U.T.-Artikel) ist es so ziemlich das Zeichenbrett, aber die Zweifel von Higgs Boson (frühere U.T.-Artikel) sind definitiv herausfordernd, benötigen jedoch fundiertere Beweise. Was macht man in menschlichen Angelegenheiten mit einem verliehenen Nobelpreis, wenn das Higgs-Boson vom LHC nicht entdeckt wurde?
Die derzeitige Herausforderung für das Higgs-Boson ist nicht neu und betrifft nicht nur die Erkennbarkeit und Schärfe der Sensoren, wie dies bei BICEP2-Daten der Fall ist. Das Planck-Weltraumteleskop zeigte, dass Licht, das von Staub in Kombination mit dem Magnetfeld in unserer Milchstraße abgestrahlt wird, das von BICEP2 detektierte Signal erklären kann, das Forscher als die ursprüngliche Signatur der Inflationsperiode proklamierten. Das Higgs-Boson-Teilchen ist eigentlich eine Vorhersage der Theorie, die Peter Higgs und mehrere andere ab Anfang der 1960er Jahre vorgeschlagen haben. Es ist ein vorhergesagtes Teilchen aus der Eichentheorie, das von Higgs, Englert und anderen im Herzen des Standardmodells entwickelt wurde.
Dieses kürzlich erschienene Papier stammt von einem Forscherteam aus Dänemark, Belgien und dem Vereinigten Königreich unter der Leitung von Dr. Mads Toudal Frandsen. In ihrer Studie mit dem Titel „Technicolor Higgs-Boson im Lichte von LHC-Daten“ wird diskutiert, wie ihre unterstützte Theorie dies vorhersagt Technicolor Quarks durch eine Reihe von Energien, die am LHC nachweisbar sind und insbesondere innerhalb des Unsicherheitsniveaus des Datenpunkts liegen, der als Higgs-Boson deklariert wurde. Es gibt Varianten der Technicolor Theory (TC) und das Forschungspapier vergleicht detailliert die Feldtheorie hinter dem Standardmodell Higgs und dem TC Higgs (ihre Version des Higgs-Bosons). Ihre Schlussfolgerung ist, dass ein TC Higgs durch die Technicolor-Theorie vorhergesagt wird, die mit den erwarteten physikalischen Eigenschaften übereinstimmt, eine geringe Masse aufweist und ein Energieniveau von 125 GeV aufweist, das nicht von der Resonanz zu unterscheiden ist, die jetzt als Standardmodell-Higgs betrachtet wird. Ihnen gehört ein zusammengesetztes Teilchen, das nicht allen Masse verleiht.
Also sagst du - warte! Was ist eine Technicolor im Jargon der Teilchenphysik? Um dies zu beantworten, sollten Sie mit einem Klempner aus South Bronx, New York, sprechen - Dr. Leonard Susskind. Obwohl Susskind kein Klempner mehr ist, schlug er zunächst Technicolor vor, um das Aufbrechen der Symmetrie in Eichentheorien zu beschreiben, die Teil des Standardmodells sind. Susskind und andere Physiker aus den 1970er Jahren hielten es für unbefriedigend, dass viele willkürliche Parameter erforderlich waren, um die im Standardmodell verwendete Gauge-Theorie (unter Einbeziehung des Higgs-Skalars und des Higgs-Feldes) zu vervollständigen. Die Parameter definierten folglich die Masse der Elementarteilchen und andere Eigenschaften. Diese Parameter wurden zugewiesen und nicht berechnet, und das war für Susskind, 't Hooft, Veltmann und andere nicht akzeptabel. Die Lösung beinhaltete das Konzept von Technicolor, das ein „natürliches“ Mittel zur Beschreibung des Zusammenbruchs der Symmetrie in den Eichentheorien darstellte, aus denen das Standardmodell besteht.
Technicolor in der Teilchenphysik hat eine einfache Gemeinsamkeit mit Technicolor, die die frühe Farbfilmindustrie dominierte - den Begriff Composite bei der Erzeugung von Farben oder Partikeln.
Wenn die Theorie um Technicolor richtig ist, sollten mit dem LHC oder einem leistungsstärkeren Beschleuniger der nächsten Generation viele Techni-Quark- und Techni-Higgs-Partikel vorhanden sein. Ein wahrer Partikelzoo neben dem Higgs-Boson. Die Theorie bedeutet auch, dass diese „Elementarteilchen“ sind Verbundwerkstoffe von kleineren Teilchen und dass eine andere Naturkraft benötigt würde, um sie zu binden. Und diese neue Arbeit von Belyaev, Brown, Froadi und Frandsen behauptet, dass ein bestimmtes Techni-Quark-Teilchen eine Resonanz (Detektionspunkt) aufweist, die innerhalb der Messunsicherheit für das Higgs-Boson liegt. Mit anderen Worten, das Higgs-Boson ist möglicherweise nicht „das Gott-Teilchen“, sondern ein Technicolor-Quark-Teilchen, das aus kleineren, grundlegenderen Teilchen und einer anderen Kraft besteht, die sie bindet.
Dieses Papier von Belyaev, Brown, Froadi und Frandsen ist eine klare Erinnerung daran, dass das Standardmodell ungeklärt ist und dass selbst die Entdeckung des Higgs-Bosons nicht 100% sicher ist. Im letzten Jahr wurden empfindlichere Sensoren in den LHC des CERN integriert, um diese Herausforderung an die Higgs-Theorie zu widerlegen - Higgs-Skalar und -Feld, das Higgs-Boson oder möglicherweise die Signaturen von Technicolor-Partikeln. Bessere Detektoren können den Unterschied zwischen dem Energieniveau des Technicolor-Quarks und des Higgs-Bosons auflösen. LHC-Forscher stellten schnell fest, dass ihre Arbeit über die Entdeckung des Higgs-Bosons hinausgeht. Auch ihre Arbeit könnte tatsächlich widerlegen, dass sie das Higgs-Boson gefunden haben.
Bei der Kontaktaufnahme mit dem Co-Ermittler Dr. Alexander Belyaev wurde die Frage aufgeworfen: Werden die jüngsten Upgrades des CERN-Beschleunigers die Präzision bieten, die erforderlich ist, um einen Technie-Quark vom Higg-Partikel zu unterscheiden?
"Es gibt natürlich keine Garantie", antwortete Dr. Belyaev gegenüber dem Space Magazine, "aber ein Upgrade des LHC bietet definitiv ein viel besseres Potenzial, um andere mit der Technicolor-Theorie verbundene Partikel wie schwere Techni-Mesonen oder Techni-Baryonen zu entdecken."
Die Lösung der Zweifel und die Auswahl der richtigen Ergänzungen zum Standardmodell hängen von besseren Detektoren, mehr Beobachtungen und Kollisionen bei höheren Energien ab. Gegenwärtig ist der LHC ausgefallen, um die Kollisionsenergien von 8 TeV auf 13 TeV zu erhöhen. Unter den Beobachtungen am LHC hat sich die Supersymmetrie nicht gut entwickelt, und die Beobachtungen, einschließlich der Entdeckung von Higgs Boson, haben das Standardmodell unterstützt. Die Schwäche des Standardmodells der Teilchenphysik besteht darin, dass es die Gravitationskraft der Natur nicht erklärt, wohingegen Supersymmetrie dies kann. Die Theorie von Technicolor hat starke Befürworter, wie dieses neueste Papier zeigt, und es lässt Zweifel daran aufkommen, dass das Higgs-Boson tatsächlich entdeckt wurde. Letztendlich wird möglicherweise ein weiterer leistungsstärkerer Teilchenbeschleuniger der nächsten Generation benötigt.
Für Higgs und Englert ist die Umkehrung der Entdeckung keineswegs die Zerstörung eines Lebenswerks oder die Entlassung eines Nobelpreises. Die theoretische Arbeit der Physiker ist seit langem durch frühere Auszeichnungen anerkannt. Das Standardmodell als zumindest Teillösung der Theorie von allem ist wie ein Puzzle. Stück für Stück wird es entwickelt, aber nicht ohne Fehltritte. Darüber hinaus können die dem Standardmodell hinzugefügten Teile wie ein Kartenhaus sein und erfordern das Ersetzen einer größeren Lösung durch eine ganz andere. Dies könnte bei Higgs und Technicolor der Fall sein.
In Zeiten, in denen Kinder etwas entschlossen sind, haben Physiker eine Lösung in das sich entfaltende Rätsel gesteckt, die zu passen scheint, aber letztendlich zurückgezogen werden muss. Der vorliegende Diskurs rechtfertigt noch keinen Rückzug. Eleganz und Einfachheit sind die ultimativen Eigenschaften, die in theoretischen Lösungen gesucht werden. Teilchenphysiker verwenden den Begriff ebenfalls Natürlichkeit bei der Beschreibung der Bedenken mit Parametern der Eichentheorie. Die Lösungen - die Teile - des von Peter Higgs und François Englert geschaffenen Puzzles haben weitere Arbeiten vorangetrieben und gefördert, die ein solideres Standardmodell erreichen werden, aber nur wenige, wenn überhaupt, behaupten, dass es sich als Theorie von allem herausstellen wird.
Verweise:
Vordruck vonTechnicolor Higgs-Boson im Lichte der LHC-Daten
