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10. Massen 10.1. Das Higgs-Boson 10.1.1. Spontane Symmetriebrechung Problem: SU(2) L U(1) Y masselose Eichbosonen W, Z, Zusätzlicher Klein-Gordon-Massenterm.

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1 10. Massen Das Higgs-Boson Spontane Symmetriebrechung Problem: SU(2) L U(1) Y masselose Eichbosonen W, Z, Zusätzlicher Klein-Gordon-Massenterm zerstört Eichsymmetrie Lösung: 1) Spontane Symmetriebrechung durch eichinvariantes Higgs-Potential 2) Higgs-Mechanismus zur Erzeugung massiver Teilchen

2 Klassisches Analogon: Knick-Instabilität des elastischen Stabes F F c x-Mode y-Mode (x,y) (0,0) x y V el Phasenübergang bei F F c x y V el -Mode F F c r-Mode (x,y) (v,0)

3 LHC: pp bei (ab 2010), (ab 2015) g g H Gluon-Fusion (dominant)Vektorboson-Fusion H q q W, Z begleitende Produktion H Higgs-Strahlung g g H t t - Fusion c) Experimentelle Suche am LHC

4 Higgs-Verzweigungsverhältnisse vs. Higgs-Masse

5 Wichtigste Higgs-Zerfallskanäle am LHC: m H 110 GeV H H m H GeV H m H 150 GeV: H

6 Ausgeschlossen: m H 111–122 und m H 131–559 GeV Kombinierte ATLAS-Grenzen auf ?

7 Entdeckung eines neuen Bosons (Juli 2012): ATLASCMS Neues Boson mit Spin 0 oder 2 bei GeV!

8 ATLASCMS Bestätigung des Signals!

9 ATLASCMS Bestätigung des Signals!

10 Kompatibel mit Higgs-Bosons des Standardmodells? Likelihood-Analyse der Zerfallswinkelverteilung J P = 0 + Kopplungsstärken im Rahmen der Fehler wie im SM Ja, es ist wohl ein Higgs-Boson! Im Rahmen der Fehler ist es kompatibel mit dem Higgs-Boson!

11 10.2. Neutrinomassen und Neutrinooszillationen Neutrinooszillationen Standardmodell enthält noch unnötige Annahmen: a)Leptonzahlen sind einzeln erhalten b)Neutrinos werden künstlich exakt masselos gesetzt Experiment a) und b) verletzt! CKM-Formalismus auch für Leptonen (Neutrinos) Flavour-Dynamik und Leptonzahl-Dynamik Flavour-Oszillationen und Lepton-Oszillationen genauer Neutrino-Oszillationen CP-Verletzung auch im Neutrino-Sektor

12 Beispiel: Betrachte nur zwei Neutrino-Sorten: Massen-Eigenzustände 1, 2 Massen m 1, m 2 Schwache Eigenzustände e, z.B. via Unitäre Transformation: Analogon zum Cabibbo-Winkel

13 Solare Neutrinos Fusionszyklen hoher Neutrinofluss von der Sonne schwache WW

14 a)Detektormaterial 37 Cl (Reinigungsmittel): Argonnachweis: -Strahlung nach K-Einfang Davis-Experiment: 500 Tonnen Detektormaterial 1-3 Reaktionen pro Monat Resultat: e -Fluss Fluss Theorie Mögliche Gründe: Sonnenmodell falsch? Berechneter Neutrinofluss ist extrem sensitiv auf Kerntemperatur der Sonne! Neutrinooszillationen?

15 b)Solarkonstante (direkt messbar) pp-Zyklus GALLEX-Experiment (Gran-Sasso-Tunnel bis 1997) erstmals sensitiv auf pp-Neutrinos! Germanium-Nachweis: -Strahlung nach K-Einfang Resultat: e -Fluss Fluss Solarkonstante c)Nachweis aller Neutrinosorten: SNO-Experiment Resultat: Fluss( e,, ) Fluss Theorie Fluss( e ) Fluss Theorie Neutrinooszillationen!

16 Atmosphärische Neutrinos Super-Kamiokande-Experiment: Untergrund Wasser-Cherenkov-Detektor Č-Licht e e.m. Schauer Juni 1998: Definitiver Nachweis von Neutrinooszillationen verschwinden, e werden nicht zusätzlich erzeugt also: oder X 90% C.L.: Dezember 2002: Nobelpreis (für astrophysikalische Neutrinos)

17 Herkunft atmosphärischer Neutrinos: Wechselwirkung hochenergetischer kosmischer Strahlung (Protonen, Kern) mit Atomkernen der Erdatmosphäre p N Pionen ( Kaonen Kernfragmente … ) Ladung 1 Ladung 0 oder 1 e.m. Sub-Schauer in Atmosphäre Grobe Erwartung:

18 Beobachtung: Zenitwinkelabhängigkeit Erde Detektor -Erzeugung -Oszillation auf dem km langen Weg durch die Erde

19 Ausschlussgrenzen für spezifische Oszillationskanäle 95% CL Konturen für beobachtete Oszillationen


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