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Teilchenphysik Hauptvorträge Hauptvortrag T I Mo 14:15 RW 1 Neutrino Experimente — •Karsten Heeger — BNL Hauptvortrag T II Mo 15:00 RW 1 Experimentelle Ergebnisse zur CP-Verletzung bei B-Mesonen — •Rainer Stamen — KEK In diesem Vortrag werden die neuesten Ergebnisse der Experimente BABAR und Belle an den B–Fabriken PEPII und KEKB zur CP- Verletzung diskutiert. Mit ihrer Entdeckung im System der neutralen B-Mesonen durch BA- BAR und Belle im Jahr 2001 wurde die CP–Verletzung erstmals außerhalb des Kaon-Sektors nachgewiesen. Die Daten zeigen eine glänzende Übereinstimmung mit der Theorie von Kobayashi und Maskawa zur Beschreibung der CP–Verletzung. Bei den untersuchten Prozessen manifestiert sie sich durch eine Interferenz von Zerfällen mit und ohne vorhergehende Teilchen–Antiteilchen Oszillation und kann anhand zeitabhängiger Asymmetriemessungen nachgewiesen werden. Der deutliche Anstieg der aufgezeichneten Datenmenge der B–Fabriken im Vergleich zum Zeitpunkt der Entdeckung erlaubt es heute, die CP–Verletzung im B–System präzise zu vermessen. Weiterhin wurden mittlerweile zeitabhängige Messungen zur CP–Verletzung in seltenen Zerfallskanälen, die 2001 aufgrund der statistischen Limitierung noch nicht möglich waren, durchgeführt. Hierbei zeigt sich insbesondere im Zerfall von B–Mesonen in ein φ und ein KS– Meson eine mögliche Abweichung vom Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Darüber hinaus deuten Messungen des Zerfalls von neutralen B-Mesonen in zwei geladene Pionen auf eine mögliche CP–Verletzung direkt im Zerfall hin, die bisher noch nicht im B-System beobachtet wurde. Hauptvortrag T III Di 08:30 RW 1 Die Spin-Struktur des Nukleons — •Elke-Caroline Aschenauer — DESY Die Frage nach den individuellen Beiträgen der Bausteine des Nukleons - die Quarks der verschiedenen Flavours und die Gluonen - zum Spin des Nukleons, ist auch nach 20 Jahren experimenteller Bemühungen nicht vollständig gelöst. Nach einer Vielzahl von präzisen Messungen des polarisierten tiefinelastischen Streuprozesses ist klar, daß der Spin des Nukleons nicht alleine durch den Spin der Quarks erklärt werden kann. Dies wird durch die neuesten Ergebnisse der Beiträge der Quarks unterschiedlicher Flavours und der Gluonen zum Nukleonspin bekräftigt. Die klare Beobachtung von exklusiven Reaktionen, speziell tief-virtueller Comptonstreuung (DVCS), erlaubt im Formalismus der generalisierten Partonverteilungen (GPDs) Studien einer weiteren Komponente des Nukleonenspins, dem Bahndrehimpuls der Quarks. Für ein komplettes Bild der Spinstruktur des Nukleons ist es weiterhin unerläßlich, die bisher völlig unbekannte Strukturfunktion der Transversity zu messen. Daten mit transversal polarisierten Targets geben die ersten Hinweise auf diese Größe. Hauptvortrag T IV Di 09:05 RW 1 Kalorimetrie bei LHC und am Linear Collider — •Christian Zeitnitz — Universität Mainz Die physikalischen Fragestellungen, die am LHC Beschleuniger und auch an einem zukünftigen linearen Beschleuniger studiert werden sollen, stellen hohen Anforderungen an die Energiemessung von einzelnen Teilchen und Jets. Zum Beispiel ist bei der Präzisionsmessung von Parametern des Standardmodells (z.B. der W-Boson Masse) eine extrem gute Energieeichung der Kalorimeter notwendig. Auch bei der Suche nach dem Higgs-Boson bei kleinen Massen spielen die Kalorimeter eine zentrale Rolle, da entweder die Energie von Photonen, oder b-Quark Jets mit hoher Auflösung vermessen werden müssen. Als eine wichtige Signatur für neue Physik (z.B. Suche nach supersymmetrischen Teilchen) dient die Messung von fehlender transversaler Energie. Hierbei gehen nichtwechselwirkende Teilchen der Messung verloren. Dies macht eine präzise Vermessung der gesamten Energie eines Ereignisses und die möglichst vollständige Abdeckung des gesamten Raumwinkels erforderlich. An einem linearen e + e − -Collider kommt als zusätzliche Anforderung die notwendige sehr gute Ortsaufösung hinzu, um den Teilchenfluss genau rekonstruieren zu können. Hauptvorträge Der Vortrag stellt die Anforderungen an die Kalorimeter am LHC und einem linearen e + e − -Collider vor. Die den Anforderungen entsprechende Realisierung im Rahmen der in Bau befindlichen LHC Detektoren und Kalorimeterkonzepte für einen zukünftigen e + e − -Collider werden präsentiert. Hauptvortrag T V Di 09:45 RW 1 Kerne, Photonen und Neutrinos als extraterrestrische Boten — •Wolfgang Rhode — Universität Wuppertal Weltweit werden zur Zeit große Anstrengungen zu Messungen mit einer neuen Generation von Hochpräzisionsexperimenten in der Astroteilchenphysik unternommen. Mit dem Auger-Observatorium werden durch höchstenergetische Teilchen ausgelöste Luftschauer in der Atmosphäre beobachtet. Mit den erdgebundenen Gamma-Ray Teleskopen H.E.S.S. und Magic können Gamma-Ray-Quellen oberhalb einiger 10 GeV beobachtet werden. Mit den existierenden Neutrinoteleskopen am Baikal-See und Südpol (AMANDA) werden hochenergetische Neutrinos beobachtet. Eine Vielzahl von weiteren Experimenten befindet sich in der finalen Phase der Planung oder am Beginn des Aufbaus. Diese spannende Situation soll genutzt werden, um einen Überblick über das gegenwärtig mit teilchenphysikalischen Methoden erlangte Verständnis der Physik der Sterne und Galaxien zu geben. Das Potential zukünftiger Messungen wird diskutiert. Hauptvortrag T VI Di 10:50 RW 1 CKM-Matrixelemente und Mesonenspektroskopie bei BABAR und Belle — •Heiko Lacker — Universität Dresden Dieser Vortrag behandelt die neuesten BABAR- und Belle-Resultate zu den CKM-Matrixelementen |Vub| und |Vcb| sowie zu den überraschenden Entdeckungen im Bereich der Mesonenspektroskopie. Mit den Messungen der CP-Verletzung im B-Mesonensektor ist das Physikpotential der Experimente BABAR und Belle noch lange nicht ausgeschöpft. Dank der hohen Luminosität lassen sich z.B. die CKM- Matrixelemente |Vcb| und |Vub| mittels neuer experimenteller Techniken deutlich präziser als zuvor bestimmen. Gleichzeitig können mit Hilfe der Daten die der Extraktion zugrundeliegenden theoretischen Unsicherheiten verringert beziehungsweise die Konsistenz der theoretischen Beschreibung dieser Zerfälle experimentell getestet werden. Darüber hinaus haben BABAR und Belle unerwartete Resultate im Bereich der Mesonenspektroskopie publiziert: BABAR hat die schmale Resonanz DsJ(2317) in Dsπ 0 entdeckt und Anzeichen einer weiteren Resonanz bei 2460 MeV in D ∗ sπ 0 gesehen und später auch bestätigt. Die Belle-Kollaboration hat die Existenz beider Resonanzen bestätigt und auch in hadronischen B-Mesonenzerfällen beobachtet. Die Natur der neuen Resonanzen ist noch nicht geklärt. Ebenfalls überraschend war die kürzliche Belle-Entdeckung eines schmalen charmoniumähnlichen Zustands, der in J/Ψπ + π − zerfällt und dessen konsistente Interpretation noch aussteht. Hauptvortrag T VII Di 11:35 RW 1 50 Jahre CERN — vom europäischen zum Weltlabor — •Herwig Schopper — Universität Hamburg und CERN Das zweifache Ziel der Gründungsväter, die europäischen Kräfte in der Teilchenphysik zusammen zu fassen, um konkurrenzfähig zu werden und die Verständigung zwischen den Völkern zu fördern, wurde nicht nur erreicht, sondern bei weitem übertroffen. Vom SC bis zum LEP und bald dem LHC hat CERN eine Reihe einzigartiger Forschungsinstrumente entwickelt, gebaut und betrieben mit dem Erfolg, dass herausragende Ergebnisse erzielt werden konnten. Daran haben die etwa 6000 Benutzer aus nationalen Universitäten und Forschungslabors einen ganz wesentlichen Anteil. Die Probleme, die dabei zu überwinden waren, reichen von den Finanzen bis zu den manchmal komplizierten Beziehungen zwischen Personen. Hauptvortrag T VIII Mi 08:30 RW 1 Neue Ergebnisse vom Tevatron: Elektroschwache Physik und Suche nach neuen Teilchen — •Volker Büscher — Universität Freiburg In den letzten beiden Jahren haben die Experimente CDF und DØ am Proton-Antiproton-Beschleuniger Tevatron einen Datensatz von mehr als
Teilchenphysik Hauptvorträge 200 pb −1 aufgezeichnet. Im Vergleich zur vorherigen Tevatron-Laufzeit bis 1996 steht damit erstmals eine deutlich größere Datenmenge bei einer zudem leicht erhöhten Schwerpunktsenergie von 1.96 TeV zur Verfügung. In diesem Vortrag werden die aktuellen Ergebnisse einer Auswahl der wichtigsten Messungen von CDF und DØ präsentiert und diskutiert: Das Studium der Produktion und des Zerfalls von Vektorbosonen W und Z erlaubt die Bestimmung fundamentaler Parameter des Standardmodells. In Suchen nach Hinweisen auf bisher unbeobachtete Teilchen können Massen- und Parameterregionen untersucht werden, die bisher bei keinem Beschleuniger zugänglich waren. Dies umfaßt die Suche nach Higgs-Bosonen sowie zahlreichen neuen Teilchen, die in Modellen jenseits des Standardmodells vorhergesagt werden. Hauptvortrag T IX Mi 09:05 RW 1 Seltene K-Zerfälle — •Ivan Mikulec — CERN Das Feld der seltenen K-Zerfälle enthält viel Potential für das Verständnis der niederenergetischen Dynamik der Hadronen, der Verletzung der CP-Symmetrie und für die Suche nach neuer Physik außerhalb des Standardmodells. Die letzten experimentellen Resultate werden hier im Überblick gezeigt, ihr Einfluß auf die Theorie erwähnt und Prospekte für neue Messungen vorgestellt. Hauptvortrag T X Mi 09:45 RW 1 Alternativen zum Standardmodell — •Wolfgang Kilian — DE- SY Das Standardmodell verknüpft die Teilchenmassen über die Symmetriebrechung in der elektroschwachen Wechselwirkung mit der Existenz eines Higgs-Bosons. Dieses Modell ist jedoch instabil unter Quantenkorrekturen, und das Higgs-Boson wurde bisher nicht nachgewiesen. Anstelle einer Supersymmetrie, die das Standardmodell stabilisieren und damit ein elementares Higgs-Boson ermöglichen würde, sind andere Szenarien denkbar, in denen das Higgs-Boson ein gebundener Zustand ist oder nicht als beobachtbares Teilchen existiert. In jüngster Zeit wurden neue Modelle der dynamischen Symmetriebrechung konzipiert, die wie ” see-saw topcolor“ oder ” little Higgs“ Alternativen zum Standardmodell darstellen. Derartige Modelle beschreiben ebenso gut wie das Standardmodell oder dessen supersymmetrische Erweiterung die bekannten Daten und sagen charakteristische Signaturen voraus, deren Nachweis an zukünftigen Collidern möglich wird. Hauptvortrag T XI Mi 10:50 RW 1 HERA, ein Labor für die QCD — •Benno List — ETH Zürich Am weltweit einzigen ep–Speicherring HERA werden Elektronen und Protonen bei einer Schwerpunktsenergie von 318GeV zur Kollision gebracht. Dies ermöglicht die Untersuchung der Struktur des Protons bei höchsten Impulsübertragen und bis hinab zu kleinsten Partonimpulsen, in Bereichen also, die für zukünftige Experimente von großem Interesse sind. Das Elektron als punktförmige Sonde in Verbindung mit dem Proton als ausgedehntem, farbgeladenen Objekt erlauben Tests der QCD, wie sie weder an reinen Lepton– noch an reinen Hadroncollidern möglich sind, zum Beispiel die präzise Messung des Skalenverhaltens der Partondichten. Weiterhin stellt die Analyse der hadronischen Endzustände neuartige QCD–Konzepte auf den Prüfstand. Hauptvortrag T XII Mi 11:35 RW 1 Ergebnisse der Neutrinophysik und ihre Auswirkungen auf die Theorie — •Manfred Lindner — TU München Die Neutrinophysik befindet sich mitten in einer Entdeckungsphase, die 1998 mit dem Nachweis der atmosphärischen Neutrinooszillationen eingeleitet wurde. Durch den Nachweis von Flavourumwandlungen wurde 2002 schließlich auch das solare Neutrino-Problem gelöst. Noch im selben Jahr wurden Oszillationen bei Reaktorneutrinos mit zu den solaren Oszillationen passenden Parametern nachgewiesen. Neuere Ergebnisse des letzten Jahres testen inzwischen die Selbstkonsistenz der Oszillationen und in der Zukunft werden Präzisionsmessungen von Oszillationen und damit von Neutrinomassenaufspaltungen und Mischungen möglich werden. Daneben gibt es Fortschritte in der Bestimmung der absoluten Neutrinomassen aus kinematischen Messungen, neutrinolosem Doppel- Beta-Zerfall und aus der Kosmologie. Die Ergebnisse der Neutrinophysik werden im Vortrag theoretisch interpretiert. Weiter wird ein Ausblick auf zukünftige Experimente und die zu erwartenden Auswirkungen auf die Theorie gegeben. Hauptvortrag T XIII Do 08:30 RW 1 Bottom- und Top-Quark-Physik am Tevatron — •Wolfgang Wagner — Universität Karlsruhe Die neue Datennahmeperiode am Tevatron (Run II) liefert inzwischen wichtige neue Ergebnisse. Eine für die B-Physik am Hadronkollider revolutionäre Neuerung sind Sekundärvertextrigger, die es erstmalig erlauben, Ereignisse mit semileptonischen und hadronischen B-Zerfällen anzureichern. Neben der Spektroskopie von B-Hadronen, die nicht vom Υ(4S) her zugänglich sind, wie z.B. Bs, B + c , Λb und Ξb, steht vor allem die genaue Vermessung des Unitaritätsdreiecks im Vordergrund. In diesem Vortrag werden vorbereitende Messungen zur Suche nach CP-Verletzung und zum Nachweis der Bs-Mischung diskutiert. Hauptziel im Bereich der Top-Quark-Physik ist die genaue Bestimmung der Masse des Top-Quarks, da dieser Parameter des Standard Modells großen Einfluss auf Konsistenztests der elektroschwachen Theorie hat. Die Messung des t¯t Wirkungsquerschnitts testet die Vorhersagen der perturbativen QCD. Die Tevatronexperimente führen mehrere komplementäre Analysen zu diesem Thema durch, von denen einige hier exemplarisch vorgestellt werden. Besonders interessant ist außerdem die Suche nach elektroschwacher Top-Quark-Produktion, die u.a. eine direkte Bestimmung von Vtb erlaubt. Hauptvortrag T XIV Do 09:05 RW 1 Theorie exklusiver B-Zerfälle — •Thorsten Feldmann — CERN B-Meson Zerfälle bieten die Möglichkeit, Parameterwerte im elektroschwachen Standardmodell (insbesondere die Elemente der CKM- Quarkmischungsmatrix) zu vermessen, und indirekte Effekte von neuen Teilchen jenseits des Standardmodells einzuschränken. Voraussetzung für eine verläßliche Analyse der Daten ist ein quantitatives Verständnis der starken Wechselwirkung des zerfallenden b-Quarks mit seiner hadronischen Umgebung. Die Tatsache, daß die Masse des b-Quarks wesentlich schwerer als die fundamentale Skala der Quantenchromodynamik (QCD) ist, erlaubt in vielen Fällen einen systematischen theoretischen Zugang. Hierbei werden perturbativ berechenbare QCD-Strahlungskorrekturen von nicht-perturbativen hadronischen Effekten getrennt. Ausgehend von der effektiven Theorie schwerer Quarks (HQET) diskutiere ich die Erweiterung auf Zerfallskanäle, welche leichte energetische Teilchen im Endzustand enthalten. Die Faktorisierung von kurzreichweitigen QCD-Effekten führt hierbei auf eine sogenannte ” soft-kolineare effektive Theorie“ (SCET), welche die feldtheoretische Grundlage für die Beschreibung von z.B. B → ππ, B → Dπ, B → K ∗ γ liefert. Hauptvortrag T XV Do 13:45 RW 1 Neueste Resultate vom COMPASS Experiment am CERN — •Horst Fischer — Universität Freiburg Das COMPASS-Experiment am SPS am CERN untersucht schwerpunktmäßig die Spinstruktur des Nukleons mittels tiefinelastischer Streuung von longitudinal polarisierten Myonen an longitudinal oder transversal polarisierten Nukleonen. Von besonderem Interesse sind die Polarisation der Gluonen und die transversalen Spinverteilungen der Quarks, welche in den letzten Jahren besonderes theoretisches Interesse erfahren haben. Zum Nachweis der gestreuten Myonen und erzeugten Hadronen dient ein zweistufiges Vorwärtsspektrometer, das über einen weiten kinematischen Bereich exzellente Orts- und Impulsauflösung sowie gute Teilchenidentifizierung mittels RICH, Myonenfilter und Kalorimetrie gewährleistet. In dem Vortrag wird das Experiment vorgestellt und auf die neuesten physikalischen Resultate des Experiments eingegangen. Dieses Experiment wird durch das BMBF gefördert. Hauptvortrag T XVI Do 14:20 RW 1 Experimentelle Evidenzen für Pentaquarks — •Michael Ostrick — Universität Bonn Im Laufe des letzten Jahres wurden in verschiedenen Experimenten Hinweise für die Formation und Produktion einer schmalen K + n– Resonanz, dem Θ + (1540), gefunden. Ein derartiges Objekt paßt nicht in den Rahmen der gewöhnlichen Vorstellung vom Aufbau der Baryonen aus drei Valenzquarks und einem See von Gluonen und Quark–Antiquark– Anregungen. Aufgrund seiner positiven Strangeness (S = +1) muß es mindestens ein Antistrangequark zusammen mit vier weiteren Quarks enthalten. Daher rührt die Bezeichnung Pentaquark. Der Vortrag befaßt sich mit dem aktuellen Stand der experimentellen Evidenzen für Pentaquark–Zustände. Die Resultate der verschiedenen Experimente werden vorgestellt und offene Fragen werden diskutiert.
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