Event im ATLAS-Detektor, in dem bei der Kollision von zwei Photonen ein Paar W-Bosonen entsteht. Diese zerfallen anschließend in ein Myon und ein Elektron (im Detektor sichtbar) und Neutrinos (nicht nachgewiesen) (Bild: ATLAS Collaboration).
Die internationale ATLAS-Kollaboration am LHC hat während der gerade stattfindenden Internationalen Konferenz zur Hochenergiephysik (ICHEP 2020) die erste Beobachtung einer neuen, sehr seltenen Art von Ereignissen in ihrem Detektor präsentiert: Bei Kollisionen zweier Photonen – den Trägern der elektromagnetischen Kraft – entstanden Paare von W-Bosonen. Diese Elementarteilchen sind Vermittler der schwachen Kraft, eine weitere der vier fundamentalen Kräfte.
Es ist nicht das erste Mal, dass die internationale Forschergruppe Kollisionen von Lichtteilchen im ATLAS-Detektor beobachten konnte, allerdings sind daraus bisher keine Paare anderer Kraftteilchen entstanden. Die neuen Ergebnisse, an denen DESY-Forscher einen großen Anteil hatten, bestätigen eine der wichtigsten Vorhersagen der elektroschwachen Theorie, nämlich dass Teilchen, die Kräfte übermitteln, die W-Bosonen, das Z-Boson und das Photon, nicht nur mit gewöhnlichen Materieteilchen wechselwirken, sondern auch untereinander.
„Besonders unser Doktorand Filip Nechansky hat maßgeblich zur Datenanalyse beigetragen. Filip hat zusammen mit einem Team detaillierte Untergrundstudien und deren Korrekturen durchgeführt, die notwendig sind, um solche extrem seltenen Teilchenprozesse zu extrahieren“, sagte Thorsten Kuhl, wissenschaftlicher Mitarbeiter der DESY-ATLAS-Gruppe und Betreuer der Promotion von Nechansky. Auf der Konferenz wurden die Daten von Mateusz Dyndal (CERN) präsentiert, der bereits als DESY-Postdoc maßgeblich bei der Analyse der ersten Licht-Licht-Kollisionen in ATLAS beteiligt war.
Die präsentierten Daten weisen auch den Weg in eine neue Art der Nutzung des LHC, nämlich als hochenergetischer Photonencollider: Mit ihm kann man die elektroschwache Wechselwirkungen genauer erforschen, so das Standardmodell der Teilchenphysik testen und nach neuen Phänomenen suchen, um unser Universum besser zu verstehen.
