Neue Erkenntnisse aus Chicago?

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    • Davon habe ich auch gestern erst in einem Vortrag gehört...
      was mir allerdings noch nicht ganz einleuchtet ist, warum das eventuell neue Elementarteilchen auch eine fünfte Kraft sein könnte. Und warum den Schluss, dass es ein neues Teilchen sein könnte, aus der Tatsache zieht, dass "zwei Strahlen leichter Partikel und ein schwergewichtiges Teilchen namens W-Boson" entstanden sind.
      Fachlich kenne ich mich aber nicht gut genug aus, um den Artikel irgendwie bewerten zu können :)

      Liebe Grüße,
      Daniela
    • Hallo,
      ich habe diesen Artikel ebenfalls vor einigen Tagen gelesen. Was mich interessieren würde:
      Wonach wurde am Fermilab genau geforscht bzw. nach was wurde in den Daten gesucht?
      Was ist laut den Daten genau passiert? In dem Artikel im Spiegel ist von "zwei Strahlen leichter Partikel" und einem W-Boson die Rede. Könnte das vielleicht jemand genauer erklären?
      Da die dieses Phänomen laut dem Spiegel Artikel "schwach ausgeprägt" sei, sind die Stimmen zu der Entdeckung auch noch nicht eindeutig, somit wird zu diesem Zeitpunkt (bis nicht neue Daten vorliegen) kaum jemand Stellung zu dem "mögliche[...][n] Sentationsfund" beziehen.
      lg, Christoph
    • Das man solche Jets und W-Bosonen-Bildung betrachtet ist, meines Wissens, normal bei der Suche nach Phyänomenen außerhalb des Standardmodells. Warum, tja ich denke da kann einer der Physiker hier eine kompetentere Antwort geben als ich. Das ist aber auch genau das wonach sie gesucht haben. Hier wurde gemessen und dann mit Hilfe von Masseninvarianz der Jets ein WW+WZ signal (ich denke das ist irgendeine Überlagerung von W und Z Bosonenaustausch, kann das jemand genau erklären?) extrahiert. Die Daten werden dann noch ein wenig manipuliert und dann wird auf statistische Abweichung von theoretischen Vorhersagen getestet. Dabei ist in diesem Fall eine relevante Abweichung festgestellt worden. IM Artikel folgt nun eine längere Beschreibung der Messung und wie die Daten manipuliert wurden. [Ist es normal, dass hier [tex]\chi^2[/tex] getestet wird? Hat das spezielle Beweggründe oder ist das ein Fall von "wird schon gut gehen"-Mentalität (über die ich mich jedes Mal neu aufregen könnte), denn eigentlich dürften die Voraussetzungen nicht gegeben sein.] Die Daten werden auch noch extrapoliert auf 300GeV/c² [Weiß jemand in welchen Größenordnungen gemessen und wie extrapoliert wird?]. Dann wird behauptet, dass das fitting stabil ist, aber im Bereich von 120-16 GeV/c² eine Abweichung auftritt. [tex]\chi^2[/tex] auf diesen Bereich gibt Werte, die meine Zweifel an der Methode bestätigen. Dann haben sie noch Kolmogorov-Sinai getestet, leider ohne Angabe wasbezüglich. Dies ergibt eine Wahrscheinlichkeit des Eintretens der Daten von 6E-5, also tief im Ablehnungsbereich. Wenn der Test korrekt durchgeführt wurde, bedeutet das, dass hier relevante Abweichungen vorliegen. Es folgt ein weiterer Test [tex](\Delta\chi^2)[/tex] mit zusätzlichem Gaußfitting [Sinn? Zulässigkeit?]. Mit den Daten wird ein weiterer [tex]\chi^2[/tex]-Test gemacht, der noch immer komische Daten liefert und ein KS-Test mit grenzwertigem Ergebnis. Die Autoren lehnen jedoch nicht ab [das bedeutet statistisch Überhaupt nichts, denn diese Arts von Tests sind eigentlich nur aussagekräftig, wenn Ablehnung der Nullhypothese vorliegt.]. Jedenfalls schlussfolgern die Autoren, dass der zugefügte normalverteilte Peak eine gemessene Größe ist und nicht zufällig aufgetreten ist. Dann wird wieder eine Weile geschwafelt. Dabei erzählen sie, dass sie die extremalen p-Werte simulieren und damit einen Fehlerbackground für das Experiment modellieren. Es folgt, dass die Wahrscheinlichkeit eine größere Abweichung zu den theoretischen Daten zu bekommen, bei 7.6E-4 liegt, was etwa 3.2 fache Standardabweichung ist [Das bedeutet statistisch, dass die theoretischen Daten falsch sind, wenn man eine Normalverteilung voraussetzt. Frage: CLT hier anwendbar? Hat das mal jemand durchgerechnet?]. Dann ändern sie noch ein Parameter am systematischen Fehler, bleibt aber ohne nennenswerte Änderung in der statistischen Interpretation. Danach werden noch ein paar Möglichkeiten der Fehlmodellierung der theoretischen Ergebnisse betrachtet. Dies führt zu Schwankungen von bis zu einer Standardabweichung, was schon wieder grenzwertig wird mit der statistischen Interpretation. Aber selbst mit dem best-fit-model sind die statistischen Werte noch immer grenzwertig. Die Autoren lehnen hier aber eine Beschreibung durch das Standardmodell noch nicht ab, sind also diesmal eher konservativ (im Gegensatz zu weiter oben). Es folgt eine Betrachtung von verschiedenen Resonanzmodellen, die aber allesamt in Einklang mit der Theorie sind. Im Zuge dessen werden die invarianten Massenverteilungen der Jets untersucht, die eine statistische Abweichung zu einer Monte Carlo Simulation bilden (keine Angabe von Test und Ergebnis).

      Soweit zu der Arbeit. In Kurzform: Es wurde eine Abweichung gemessen, die statistisch grenzwertig ist. Dh je nachdem wie konservativ man ist, würde man das noch als zufällige Schwankung durchgehen lassen, oder eben nicht. Wenn es keine zufällige Abweichung ist, dann lassen sich die Daten nicht durch das Standardmodell beschreien, denn eine zusätzliche Verteilung wurde addiert, die keine physikalische Erklärung hat. Das wäre zunächst erst einmal ein unbekanntes Phänomen, aber von einer unbekannten Grundkraft würd ich noch lange nicht sprechen.

      Tobias
    • Also zur Anwendbarkeit der statistischen Methoden will ich mich erst einmal nicht äußern, aber ein wenig zur Physik dahinter. Tobias hat völlig Recht das die Suche nach W+jets häufig verwendet wird. So wäre dies auch ein Kanal zur Suche nach dem Higgs. Hierbei würde das W ein Higgs abstrahlen das dann in der Folge in zwei schwere Teilchen zerfällt, z.B. ein b und ein anti-b Quark. Diese beiden Quarks wären dann verantwortlich für die beiden Jets.
      Ich bin jetzt kein Experte auf dem Gebiet, aber ich vermute dieser Zerfallsmechanismus ist sehr sensitiv auf "Neue Physik", von daher hat die CDF eben hier nach Abweichungen von der Standardmodell Vorhersage gesucht und sie haben bei einer invarianten Masse der beiden Jets von 120-160GeV/c^2 eine Abweichung vom Standardmodell gefunden. Diese Abweichung hat eine Signifikanz von 3,4 sigma was letztlich bedeutet das die Wahrscheinlichkeit das es eine Fluktuation des Untergrundes, also kein wirkliches neues Teilchen ist, bei etwa 0,1% lässt. Allerdings lässt diese Signifikanz noch nicht den Schluß zu das etwas neues entdeckt wurde, dafür wären 5 sigma nötig, also eine Wahrscheinlichkeit einer Fluktuation des Untergrundes von 0,000057%.
      Was die physikalische Bedeutung angeht schließen weiter Untersuchungen viele Erklärungsvorschläge aus, unter anderem ist das Signal zu groß für ein Higgs. Von daher scheint es aus meiner Sicht recht wahrscheinlich das dieses "Signal" einfach nur eine Untergrundfluktuation ist.
      Zum Abschluß noch kurz zur Frage warum denn ein neues Teilchen gleich eine neue Kraft bedeuten muss. Da ich leider nicht so ganz vertraut bin mit den Modellen für Neue Physik versuche ich mich mal einem Beispiel. Ein mögliches neues Teilchen wäre z.B. ein Leptquark, also ein Bindungszustand aus Quark und Lepton. Dieses neue Teilchen hätte eine Drittelzahlige Ladung und würde in Standardmodellteilchen zerfallen, d.h. also dass das Austauschteilchen das den Zerfall vermittelt auch eine Drittelzahlige Ladung haben muss. Da keine der bekannten Wechselwirkungen ein solches Austauschteilchen besitzt muss zwingend eine neue Kraft her. Ich würde jetzt einmal vermuten das es so ähnlich auch bei anderen Modellen für Physik jenseits des Standardmodells aussieht. Aber für diese Themen gibt es bestimmt ein paar Experten hier im Forum, von daher glaubt lieber denen ;)


      Grüße aus Rostock,
      Torsten
    • Hallo

      Es hat fast zwei jahre gedauert, und CDF hat nun den Fehler gefunden und bekannt gegeben:
      ""mismodelling of quark and gluon jet response in their simulation and insufficient modelling of the QCD multijet background".
      Der Effekt war also kein neues Teilchen sondern ein nicht perfektes Verständnis der Form der Massenverteilung
      aus bekannten Prozessen ("Untergrund"). Die kritische Selbstüberprüfung der Teilchenphysik funktioniert, es dauert nur manchmal eine Weile…

      Mehr auf dieser wissenschaftlichen Seite.

      Viele Grüße, Michael