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Fakultät Physik

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Bachelorarbeit / Masterarbeit - Teilchenphysik

Verletzt das Higgs-Boson die Bell-Ungleichungen?

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  • Teilchenphysik
Eventdisplay und Code © CERN

Die Bell’schen Ungleichungen bieten einen fundierten theoretischen Rahmen, um grundlegende Annahmen der Physik wie Lokalität oder die Zufälligkeit der Quantenmechanik auf die Probe zu stellen. Mithilfe ihrer ist es möglich, den Grad der Verschränkung eines Quantensystems zu quantifizieren. 

Die meisten Messungen von Bell-Ungleichungen beziehen sich auf Systeme im Niedrig-Energie-Bereich, da Verschränkung in ultrakalten Umgebungen oft leichter zu erzeugen und über lange Zeit zu erhalten ist. Es gibt jedoch auch Konzepte, solche Messungen an Hochenergie-Quantensystemen wie den am LHC erzeugten durchzuführen. 

Dass Higgs-Boson kann, als Spin-0-Teilchen, in ein Paar von verschränkten W-Bosonen zerfallen. Die Verschränkung in diesem System kann theoretisch genutzt werden, um die Verletzung der Bell-Ungleichungen auch bei hohen Energien zu verifizieren.

Die Praktische Umsetzung solcher Ansätze verlangt jedoch eine genau Rekonstruktion der Eigenschaften der W-Bosonen aus diesem Zerfall, was eine sehr herausfordernde Aufgabe ist. 

Im Rahmen dieser Arbeit würden existierende Ansätze der Rekonstruktion der kinematischen Eigenschaften der W-Bosonen aus Higgs-Zerfällen auf die Problemstellung der Berechnung von Bell-Variablen angewendet und auf ihre Machbarkeit hin überprüft. Zugleich können Machine-Learning-Methoden eingesetzt werden, um die Regression potenziell zu verbessern.

Interessierte Studierende können in diesem Projekt eine völlig neue Analysestrategie entwickeln und Nobelpreis-ausgezeichnete Forschung am LHC wiederholen.

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