Ein herzliches Hallo aus Innsbruck! Mein Name ist Patrick Jussel und ich bin experimenteller Teilchenphysiker am neu gegründeten Institut für Astro- und Teilchenphysik an der Universität Innsbruck.
Meine Diplomarbeit schrieb ich unter der Betreuung von Dr. Gerald Rudolph zum Thema "Color Reconnection in multi-hadronischen Z-Zerfällen" mit Daten des ALEPH-Experiments am CERN. Color Reconnection ist ein Modell der störungstheoretischen QCD, das eine dynamische Umstrukturierung der Farbladungen der Partonen (Quarks und Gluonen) ermöglicht. Dadurch sollte es möglich sein, dass mehrere Gluonen in einem hadronischen Zerfall des Z-Bosons zusammen ein Farb Singlet bilden, dass also keine Bindung mehr zwischen den Gluonen und Quarks besteht (siehe Abbildung unten). In (a) und (b) bilden die beiden Gluonen g ein Oktett bezüglich der Farbe, die starke Wechselwirkung wirkt zwischen den Quarks und den Gluonen. Im Fall (c) hingegen bilden die Gluonen ein Farb-Singlet, es besteht keine Wechselwirkung mehr zwischen den Quarks und den Gluonen.
Nach einem Jahr Zivildienst begann ich meine Dissertation für das LHC-Experiment ATLAS am CERN. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich unter anderem mit der Oszillation des neutralen B-Mesons Bs0.
Bei Meson-Oszillationen handelt es sich um eine Umwandlung eines Mesons in sein Antiteilchen und vice versa. Diese Oszillation kann nur bei neutralen Mesonen auftreten, da ansonsten die Ladungserhaltung verletzt wird. Damit wir überhaupt von einer Umwandlung sprechen können, darf außerdem das Meson nicht identisch mit seinem Antiteilchen sein. Der so genannte schwache Prozess, der für die Umwandlung eines b-Mesons in sein Anti-Teilchen verantwortlich ist, kann man durch folgendes Diagramm (aus hep-ex/0405012) veranschaulichen:
Im rechten Fall bilden sich unter Austausch eines t-Quarks (u-Quarks und c-Quarks sind möglich, allerdings unterdrückt) zwei W-Bosonen, die ihrerseits wiederum durch einen weiteren Quark-Austausch das Anti-Teilchen zum ursprünglichen Meson bilden. Im rechten Fall sind die W-Bosonen die Austauschteilchen. Der Partner des b-Quarks (q) kann entweder ein d-Quark oder ein s-Quark sein.
Entscheidend für die Frequenz einer Meson-Oszillation ist der Massenunterschied des Mesons und des zugehörigen Anti-Mesons. Im Vergleich zur "langsamen" Oszillation der Bd0-Mesonen (experimentell erstmals vom ARGUS-Experiment am DESY 1987 entdeckt) erwartet man bei der Bs0-Oszillation im Standardmodell eine etwa 40 mal so hohe Frequenz. Verwendet man ein supersymmetrisches Modell, kommt man zu noch höheren Frequenzen. Somit wird die Messung der Bs0-Oszillation zu einem Test für das Standardmodell. Mit den bisherigen Teilchendetektoren konnte nur eine untere Grenze für die Bs0-Oszillation gefunden werden, doch die neuen LHC-Detektoren werden dieser Wissenslücke wohl bald Abhilfe schaffen.
Während der Detektor noch gebaut wird, müssen wir natürlich schon nach Möglichkeiten suchen, wie wir diese Oszillation messen können. Meine derzeitige Arbeit besteht in der Analyse eines Zerfallkanals des Bs0-Mesons, d.h.: auf welche Signatur muss der Trigger reagieren, wie gut kann aus der groÃen Menge an Signalen ein physikalisches Ereignis rekonstruiert werden, und die wichtigste Frage: wie lange muss dieser Kanal gemessen werden, um eine ausreichend hohe Statistik für eine erfolgreiche Messung zu liefern. Da wir natürlich noch nicht über experimentelle Daten vom Detektor verfügen, verwende ich für diese Analyse Ereignisse, die von einem Monte-Carlo Programm so realistisch wie möglich simuliert werden.
Grüße Patrick
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