W-Pfad
Der LHC ist der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger weltweit. Er wurde gebaut, um in unbekanntes Terrain jenseits des Standardmodells vorzudringen. Das Standardmodell, das eine umfassende und experimentell äußerst gut bestätigte Theorie zu den Bausteinen und Kräften des Universums darstellt, hat noch Lücken. Die Experimente am LHC sollen Antworten auf einige offene Fragen liefern, etwa, wie die Teilchen zu ihrer Masse kommen oder warum im Kosmos mehr Materie als Antimaterie existiert.
Um Antworten auf diese Fragen zu erhalten werden Teilchenpakete von Protonen auf Teilchenpakete von Protonen geschossen. Doch was wechselwirkt bei der Kollision zwischen zwei Protonen genau? Es sind die Bestandteile eines Protons (Gluonen bzw. Quarks), die mit den Bestandteilen eines anderen Protons wechselwirken. Ein Bild davon kannst Du Dir mit der folgenden Grafik machen:
In der ersten Phase des LHC-Betriebs haben die Physiker die Augen nach schon bekannten Teilchen des Standardmodells offen gehalten. Tatsächlich gelang innerhalb weniger Wochen u.a. die Wiederentdeckung gebundener Zuständen aus schweren Quarks und ihren Antiquarks (Charmonium und Bottomonium, ursprünglich 1974 und 1977 entdeckt), ungebundener schwerer Top Quarks (1995 entdeckt) sowie von W- und Z-Bosonen (entdeckt 1983). Das sichere Erkennen bekannter Teilchen ist die Voraussetzung dafür, dass man auch neue Teilchen in den Ereignissen zuverlässig finden kann. Es wurden nicht nur frühere Ergebnisse bestätigt, sondern auch gelernt, wie die bereits bekannte Physik in den neuen LHC Detektoren aussieht.
Im Fokus stehen dabei Teilchen wie beispielsweise das W-Teilchen. Schauen wir ein wenig im Detail, was uns dieses Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung von sich verrät und wie es sich im ATLAS-Detektor zeigt.