Experimentelle Teilchenphysik

Die Physik des Beauty-Quarks

Das Standardmodell der Teilchenphysik umfasst sechs Quarks, von denen eines das Beauty-Quark oder einfach b-Quark ist. Es ist sehr instabil und zerfällt über die schwache Kernwechselwirkung (die auch für die natürliche Radioaktivität verantwortlich ist) auf der Skala von einer Pikosekunde. Aufgrund der starken Kernkraft gibt es eine große Anzahl verschiedener Baryonen und Mesonen, die eine reiche und vielfältige Phänomenologie interessanter Prozesse aufweisen, die untersucht werden können. Unter ihnen konzentrieren wir uns auf die folgenden drei miteinander verbundenen Forschungsschwerpunkte innerhalb der Innsbrucker Hochenergiephysik-Gruppe.

Unsere Forschungsschwerpunkte:

• CP-Verletzung: Hier geht es um die Materie-Antimaterie-Asymmetrie beim Zerfall subatomarer Teilchen, die zu der entsprechenden großräumigen Asymmetrie beiträgt, die in unserem Universum zu beobachten ist. Hier untersucht unsere Gruppe diesen Effekt beim Zerfall von neutralen BS-Mesonen, die neben dem Schönheitsquark auch ein sogenanntes Strange-Quark enthalten.
• Lebenszeit: Die große Anzahl von Teilchen, die mit dem ATLAS-Experiment gemessen werden, ermöglicht hochpräzise Messungen verschiedener fundamentaler Teilcheneigenschaften. Mit mehr als 2 Millionen B0-Meson-Zerfällen (ein solcher Vierkörper-Zerfall ist im Bild zu sehen) haben wir kürzlich die weltweit präziseste Messung der Lebensdauer durchgeführt.
• Seltene Zerfälle: Sie werden von Prozessen höherer Ordnung dominiert, bei denen - wenn überhaupt - Physik jenseits des Standardmodells zu erwarten ist. Dazu führen wir ein Forschungsprojekt zu den so genannten halb-seltenen Zerfällen des bereits erwähnten B0-Mesons durch.