Nachrichten aus der Teilchenphysik kompakt

T2K-Experiment beobachtet erste Neutrino-Oszillationen

Bei „Tokai to Kamioka“ („Großes japanisches Neutrino-Experiment …“) schickt der Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) über 295 km hinweg Myon-Neutrinos zum großen Detektor Super-Kamiokande – und sechs davon sind offenbar als Elektron-Neutrinos angekommen: Diese „Appearance“ anderer Neutrinos als abgeschickt wurden ist ein wichtiger Beleg dafür, dass die ‚Flavors‘ von Neutrinos tatsächlich oszillieren und war letztes Jahr bereits beim OPERA-Experiment gesehen worden, allerdings weniger signifikant und mit einem Tau-Neutrino. Von Januar 2010 bis zum Erdbeben im März 2011, der das Experiment zum Erliegen brachte, registrierte Super-K 88 der J-PARC-Neutrinos, davon 6 mit Elektronen-Flavor: Noch sind das zu wenige, um von einem klaren Beweis für Oszillationen zu sprechen (konkret: der letzte noch unbekannte Neutrino-Mischungswinkel theta-13 ist nur mit 2.5 Sigma nicht Null, da man 1.5 Elektron-Neutrinos aus dem Hintergrund erwarten würde), aber Ende des Jahres soll der Versuch weiter gehen und mehr Daten sammeln. Im Sommer 2013 sollte theta-13 genau bekannt sein: Ein Wert ungleich Null könnte den Neutrinos auch eine wichtige Rolle bei der Materie-Antimaterie-Asymmetrie geben. Und der japanische Fast-Nachweis wird schon jetzt v.a. in den USA gefeiert: Dort – aber auch anderswo – vorbereitete Neutrino-Experimente bekommen dadurch eine größere Erfolgs-Wahrscheinlichkeit. (J-PARC, STFC Releases 15., RWTH Aachen PM 16.6.2011; Symmetry Breaking, Nature Blog, Physics World, New Scientist 15., LA Times, Ars Technica, Science Journalism Tracker 16., Quantum Diaries 17.6.2011)

Auch zwei Sonnenneutrino-Experimente bestätigen Neutrino-Oszillationen, per MSW-Effekt durch Wechselwirkung mit Materie verstärkt: KamLAND und Borexino. (Abe & al., Preprint 4. und Borexino collaboration, Preprint 15.6.2011. Und Symmetry Breaking 16.6.2011 zum TAUWER-Proposal, das Tau-Neutrinos als Verursacher von UHECRs jagen würde sowie ein PAO-Paper 15.6.2011 über Komplikationen mit der Anisotropie der letzteren. Plus Quantum Diaries 9.6.2011 über das Problem der Falsifizierbarkeit in der Teilchenphysik, am Beispiel des aufgrund bestimmter Experimente postulierten sterilen Neutrinos – und der … Theologie)

LHC bricht neue Marke – Tevatron-Bump schon wieder weg

Gestern Vormittag hat der Large Hadron Collider nach durch drei Monaten Laufzeit 2011 einen wichtigen Meilenstein erreicht: Die großen Detektoren ATLAS und CMS haben ein inverses Femtobarn integrierte Leuchtkraft eingefahren! Ein fb^-1 entspricht etwa 70 Billionen Kollisionen – und die Marke war für das gesamte Jahr 2011 gesetzt worden (zumindest offiziell; angestrebt werden 2-3 inverse Femtobarn). Im ganzen Jahr 2011 waren nur 45 inverse Picobarn erreicht worden, was bereits für eine Menge – allerdings bekannte – Physik reichte. Derweil schien der „Tevatron-Bump“ der amerikanischen Konkurrenz (die es übrigens gerade in 10 Jahren auf 10 fb^-1 gebracht hat) zunächst stärker geworden zu sein („LHC mit …“, 2. Absatz) – aber jetzt sieht ein anderes Tevatron-Experiment diese Jet-Jet-Resonanz explizit nicht! „The DZero collaboration found its data for the production of a W boson and two jets to be in agreement with the predictions by the Standard Model,“ heißt es trocken (oder auch nicht ganz so trocken – die Kunde wurde bei einem Wine & Cheese Seminar am Fermilab überbracht).

Schon ist eine interne Untersuchung eingeleitet worden, wenige Monate vor der endgültigen Abschaltung des amerikanischen Beschleunigers, um den Widerspruch zu beleuchten: Zweifler tippten schon immer auf einen ungenügend modellierten Hintergrund, der den viel diskutierten Daten-Hügel nur vortäuschte. Auch ein statistisch scheinbar signifikanter Effekt muss also keine Entdeckung sein. Ende Juni müsste auch der LHC genug Daten haben, und was er zu dem angeblichen Bump zu sagen hat, wird Ende Juli bekannt gegeben. Dann ist überhaupt die Zeit der großen Teilchen-Tagungen, wo von LHC wie Tevatron Interessantes erhofft wird. (CERN Release 17., Fermilab Release 10., Austral. Gov’t Release 9.6.2011; Cosmic Variance 18., BBC 17., Quantum Diaries, Not even Wrong 15., CERN Bulletin 13., Discovery 11., Resonaances, Nature News, Physics World Blog, New Scientist, Ars Technica, BBC 10., Not even Wrong 8., Resonaances 6.6., Science 2.0 31.5.2011. Auch Cosmic Variance 14.6.2011 über die Notwendigkeit des Higgs und Back Reaction 11.6.2011 über die bisherige LHC-Suche nach Extra-Dimensionen des Raumes)

CoGeNT-Daten zur Dunklen Materie: Aufregung und Zweifel

gleichermaßen hat die Entdeckung zeitlicher Variationen beim DM-Detektor CoGeNT („Direkte Detektionsversuche …“) ausgelöst: Während unabhängige Analysen durchaus einen – nicht besonders signifikanten – jahreszeitlichen Effekt sehen, der mit der Bahn der Sonne durch die DM der Galaxie erklärt werden könnte, meldet das Detektionsexperiment SIMPLE ein negatives Ergebnis, das die von CoGeNT vermeintlich entdeckten DM-Teilchen auszuschließen scheint. Nach dem Feuer in der Soudan-Mine konnte das Experiment immer noch nicht inspiziert, geschweigedenn wieder in Betrieb genommen werden (nach iner anderen Quelle läuft er aber seit dem 6. Juni wieder): Bislang muss man erst einmal mit den 15 Monaten schon gewonnenen Daten auskommen. Dass die einen klaren Nachweis von WIMPs der DM enthalten, behaupten die CoGeNT-Forscher ganz und gar nicht: „We wouldn’t touch that word with a ten-foot pole.“ Aber weil die periodischen Variationen sowohl zu den alten DAMA-Daten wie auch noch unveröffentlichten des Experiments CRESST zu passen scheinen, ist man schon etwas erregt … (Felizardo & al., Preprint 15., Aalseth & al., Preprint 10., Hooper & Kelso, Preprint, Univ. of Chicago Press Release, Kavli Foundation Feature 6.6.2011; arXiv blog 8., Nature Blog 9., e-Astronomer 13., Physics World 15.6.2011. Auch ein neues Negativ-Resultat von EDELWEISS-II und das Verhältnis von LHC & direkten DM-Detektoren auf der WIMP-Jagd) NACHTRAG: mehr CoGeNT-Zoff …

Ist die Parität des Universums verletzt, also keine Spiegel-Symmetrie vorhanden? Die wäre eigentlich zu erwarten, aber eine Analyse von 15’158 Galaxien-Bilder der Sloan Digital Sky Survey bei z~0.04 zeigt eine 7%ige Überhäufigheit von linkshändigen Spiralen, wie auch die Milchstraße eine ist. Das scheint zwar ein kleiner Effekt zu sein, aber die Wahrscheinlichkeit für Zufall liegt nur bei 1:1 Mio. Dummerweise stammen die SSDS-Daten überwiegend von der Nordhalbkugel, da das Durchmusterungs-Teleskop nun einmal in New Mexico steht: Um den kuriosen Effekt zu testen, werden eben so viele Galaxien der Südhalbkugel benötigt, wo einer in einem kleineren Katalog immerhin angedeutet scheint. Sollte sich der Kosmos als nicht isotrop erweisen sondern eine Art Achse besitzen, hätte das profunde Konsequenzen. (Longo, Preprint 14.4., Atra Materia 16.6.2011. Aber siehe auch Land & al., Preprint 28.5. = Universe Today 28.3.2008 vs. Longo, Preprint 25.7.2007 – was ist jetzt anders?) NACHTRAG: ganz spät noch ein Press Release zum neuen Paper – mit Folgen. NACHTRAG 2: Gaaanz langsam kommt eine Diskussion in Gang.

Schlagwörter: CoGeNT, LHC, Neutrinos, T2K, Tevatron