DESY-Wissenschaftlerin Priscilla Pani. (Bild: privat)
Priscilla Pani, Wissenschaftlerin in der ATLAS-Gruppe bei DESY, hat einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) für eine neue Methode zur Suche nach neuen Teilchen erhalten. Sie wird das ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider am CERN in Genf nutzen, um Hinweise auf neue leichte Teilchen zu finden, die möglicherweise mit massereicheren Versionen einiger Teilchen wechselwirken, aus denen die Materie zusammengesetzt ist. Die Förderung in Höhe von 1,5 Millionen Euro für ihr Projekt mit einer Laufzeit von fünf Jahren wird es Pani ermöglichen, ihre eigene Arbeitsgruppe zu diesem Thema bei DESY in Zeuthen aufzubauen.
Panis Arbeit nutzt die Möglichkeit, relativ leichte Teilchen nachzuweisen, die in Bottom-Quarks zerfallen, schwerere Versionen der Teilchen, aus denen Protonen und Neutronen bestehen. Die Zerfälle von Bottom-Quarks sind bei LHC-Kollisionen relativ häufig. Die größte Herausforderung des Projekts besteht darin, die möglicherweise interessanten Signale herauszufiltern. „Diese neue Methode wird hoffentlich so empfindlich sein, dass sie auch sehr leichte Teilchen aufspürt und zeigt, wie sie mit diesen Quarks wechselwirken“, sagt Pani.
Insbesondere sucht Pani nach einem Signal, das als doppelte b-Jet-Resonanz bezeichnet wird. B-Jets sind Schauer von energiereichen Teilchen, die B-Mesonen enthalten, eine Art zusammengesetzter Teilchen, die ein Bottom-Quark enthalten. Allerdings werden b-Jets in den ATLAS-Daten extrem häufig beobachtet, was bedeutet, dass die speziellen b-Jets, nach denen Pani sucht, wie eine Nadel in einer ganzen Scheune voller Heu sein könnten.
„Ich habe in meinem Projekt vorgeschlagen, dass wir die b-Jets in einer Reihe von seltenen Zerfallskanälen untersuchen, auf vom aktuellen ATLAS-System identifiziert werden können“, sagt sie. Der Auslöser wäre ein Signal, das die Aufnahme von Daten sofort aktiviert. Das Signal, das sie hier vorschlägt, würde einen b-Jet zeigen, der auch ein Teilchen namens J-Psi enthält. „Das macht das Auslesen dieser Signale fünf- bis zehnmal effizienter und liefert neue Erkenntnisse über die Existenz neuer Lichtteilchen“, sagt sie.
Diese Teilchen könnten wiederum eine neue Kraft darstellen, die eine Brücke zwischen bekannten Teilchen und Dunkler Materie schlagen würde. „Das Wichtigste ist jedoch, dass diese Methode modellunabhängig ist, d. h. sie kann viele verschiedene Szenarien gleichzeitig untersuchen“, sagt Pani. „Wir haben bereits eine erste Untersuchung von LHC-Daten durchgeführt, daher ist es wichtig, dass wir in Zukunft neue Methoden haben, die unabhängig von einer bestimmten Reihe von Modellen sind.“
Der Starting Grant beginnt am 1. Mai. Er wird Pani dabei helfen, eine neue Gruppe zu gründen, um ihre Forschung voranzutreiben.
„Ich freue mich sehr, dass das Projekt von Priscilla Pani vom ERC gefördert wird“, sagt Beate Heinemann, DESY-Direktorin für Teilchenphysik. „Ihre brillante neue Idee, wie man am LHC nach neuen Teilchen suchen kann, die in b-Quarks zerfallen, wird sicherstellen, dass die Daten des LHC bestmöglich genutzt werden, und hat das Potenzial für bahnbrechende Entdeckungen.“
