Quarks sind die Bausteine, die in den Neutronen und Protonen enthalten sind, aus denen wiederum die Atomkerne bestehen. Ein Problem ist, dass Quarks nicht direkt beobachtbar sind. Die Quantenphysik sagt voraus, dass die Ruhemasse von Quarks von der Energie abhängt, die beim Prozess auftreten, der beobachtet wird. In einer neuen internationalen wissenschaftlichen Studie, an der Mitglieder der Teilchenphysikgruppe beteiligt waren, wurde erstmals die Energieabhängigkeit der Ruhemasse des Bottom-Quark beim Zerfall des Higgs-Bosons nachgewiesen. Die Studie wurde in Physical Review Letters publiziert.
Bei der Studie wurden neueste Messungen beim Large-Hadron-Collider (LHC) zum Zerfall des Higgs-Bosons in zwei Bottom-Quark-Jets und in zwei Z-Bosonen mit theoretischen Vorhersagen kombiniert, um die Masse der Bottom-Quarks indirekt zu bestimmen. Da das Higgs-Boson direkt beobachtbar ist, lassen sie die theoretischen Berechnungen mit sehr hoher Präzision ausführen, so dass die Genauigkeit der gemessenen Bottom-Quark-Masse nur von den experimentellen Fehlern abhängt. Mit den zusätzlichen Daten, die von der High-Luminosity-Phase des LHC in naher Zukunft erwartet werden, werden sich diese Fehler um einen Faktor 5 bis 6 reduzieren lassen.
Originalpublikation:
Aparisi, J., Fuster, J., Irles, A., Rodrigo, G., Vos, M., Yamamoto, H., Hoang, A. H., Lepenik, C., Spira, M., Tairafune, S., & Yonamine, R. (2022). mb at mH: The Running Bottom Quark Mass and the Higgs Boson. Physical Review Letters, 128(12), [122001]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.122001
