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BUW.OUTPUT Nr. 8 FOrschungsmagazin der Bergischen UniversitätWuppertal / Wintersemester 2012/2013 43
Das Top-Quark: Gerne mal als Single unterwegs
Top quark happy alone
Led by Prof. Wolfgang Wagner, UW particle physicists have
– in data provided by CERN’s ATLAS detector – observed the
heaviest of all known elementary particles, the top quark.
What is special about their findings, however, is that they
have caught the quark in a rare process in which it has been
generated on its own without its associated antiparticle.
This phenomenon has only ever been detected previous-
ly at Fermilab, the US research facility for particle physics,
now overtaken as the world’s most powerful accelerator by
the LHC at CERN. After thorough checking by colleagues at
CERN, the Wuppertal physicists have submitted an article
on their measurements and analyses to the specialist jour-
nal ‚Physics Letters B’.
“From the many billion collisions recorded by the ATLAS detector in 2011”, explains Phi-
lipp Sturm, a doctoral student with Prof. Wagner, “we were able to isolate some 200 events
in which top quarks were produced on their own.” “The data from these events”, Wagner
adds, “helps us understand how various types of quark transform into each other.” Precise
measurements of this kind will, it is hoped, enable the scientists to determine how, in the
wake of the Big Bang, the slight asymmetry arose between matter and antimatter without
which the world in which we live would not exist. In their analysis of the ATLAS data the
UW team gained a lead on competing ATLAS researchers from China, France, and the
USA. “Alongside our refined analytic methods”, team member Dr. Dominic Hirschbühl
comments, “UW’s PLEIADES LHC Computer Center played an outstanding role in our
success. It was the high computing capacity available at UW that enabled us to evaluate
the data so quickly.”
Unter Leitung von Prof. Wagner ist es Teilchenphysikern
der Bergischen Universität gelungen, in Daten des ATLAS-
Detektors am CERN das schwerste aller bekannten Elemen-
tarteilchen (das „Top-Quark“) in einem seltenen Prozess
– in dem es einzeln ohne sein Antiteilchen erzeugt wird –
nachzuweisen. Bisher war dies nur am amerikanischen For-
schungszentrum für Teilchenphysik „Fermilab“ gelungen.
Mit dem LHC, dem leistungsstärkstenTeilchenbeschleuniger
der Welt, hat Europa die bisher führenden USA jetzt über-
holt. Nach eingehender Überprüfung durch die Kollegen am
CERN konnten die Wuppertaler Wissenschaftler einen Arti-
kel über ihre Messungen und Analysen zur Veröffentlichung
an das Fachjournal „Physics Letters B“ schicken.
„Aus vielen Milliarden von Kollisionsereignissen, die 2011 vom ATLAS-Detektor
aufgezeichnet wurden, konnten wir rund 200 Ereignisse isolieren, in denen einzelne
Top-Quarks produziert wurden“, erklärt Philipp Sturm, Doktorand bei Prof. Wagner.
„Die Messung hilft zu verstehen, wie sich verschiedene Sorten von Quarks ineinander
umwandeln“, ergänzt Wagner. Mit genauen Messungen dieser Art wollen die Wissen-
schaftler klären, wie es kurz nach dem Urknall zu der kleinen Asymmetrie zwischen
Materie und Antimaterie gekommen ist, ohne die es die Welt, in der wir leben, so nicht
geben würde. Mit ihrer Analyse der ATLAS-Daten konnten sich die Wuppertaler For-
scher gegen drei interne ATLAS-Konkurrenten aus Frankreich, den USA und China
durchsetzen. „Neben unseren ausgeklügelten Analysemethoden spielt für den Erfolg
unserer Forschungen auch das Wuppertaler LHC-Rechenzentrum PLEIADES eine he-
rausragende Rolle. Nur mit der großen an der Bergischen Universität vorgehaltenen
Rechenleistung konnten wir die Daten schnell genug auswerten“, sagt Dr. Dominic
Hirschbühl, Mitarbeiter von Prof. Wagner.
Die Forschergruppe vor dem
Wuppertaler Rechenzentrum
PLEIADES, auf dem die
Wissenschaftler ATLAS-
Daten zur Messung einzeln
produzierterTop-Quarks aus-
gewertet haben (v.l.n.r.): Dr.
Dominic Hirschbühl, Prof. Dr.
WolfgangWagner sowie die
Doktoranden Kathrin Becker
und Philipp Sturm.
The research team in front of
PLEIADES, the UW Computer
Center where ATLAS data
revealing the isolated top
quarks was analyzed: (l. to r.)
Dr. Dominic Hirschbühl, Prof.
Dr. WolfgangWagner, PhD
students Kathrin Becker and
Philipp Sturm.