EPS HEP2015 PRESSE INFORMATION - European Physical Society Conference on High Energy Physics

PRESSE‐
    INFORMATION

    EPS‐HEP2015
European Physical Society Conference
      on High Energy Physics

            22.‐29. Juli 2015
        an der Universität Wien

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Die Wiener HochenergiephysikerInen sind stolz, die Fachtagung für Teilchenphysik der
Europäischen Physikalischen Gesellschaft vom 22.‐29. Juli 2015 erstmals in Wien ausrichten zu
dürfen. Die Konferenz „European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS‐
HEP2015)“ wird gemeinsam von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der
Universität Wien und der Technischen Universität Wien veranstaltet. Im Bereich der
Hochenergiephysik wird diese Konferenz weltweit die größte und wichtigste Konferenz des Jahres
2015 sein. Erwartet werden zwischen 700 und 750 Teilnehmer, darunter der CERN Generaldirektor
Rolf‐Dieter Heuer und die designierte Generaldirektorin Fabiola Gianotti, sowie die führenden
Theoretiker und Experimentatoren auf dem Gebiet der Teilchenphysik und zahlreiche
Entscheidungsträger aus den verschiedenen Großforschungslaboratorienaus aus etwa 35 Ländern.

Anlässlich dieser Konferenz erfolgt auch die Verleihung der EPS‐Elementarteilchenphysik‐Preise, die
bedeutendsten Preise auf dem Gebiet der Elementarteilchenphysik. Vergeben werden diese Preise
von der European Physical Society.

Bei der Konferenz werden in Parallel, Plenary und Spezial‐Session 16 Topics, die die wichtigsten
Bereiche der heutigen Teilchenphysik umfassen, präsentiert:

          Standard Model and Beyond
          Electroweak Symmetry Breaking
          Neutrino Physics
          Flavour Physics
          CP Violation
          QCD and Hadronic Physics
          Heavy Ions
          Future Facilities
          Astroparticle Physics
          High Energy Astrophysics
          Cosmology
          String Theory
          Non‐Perturbative Field Theory
          Detectors and Data Handling
          Accelerator R&D
          Outreach

Die Parallelsitzungen finden an den ersten 3 Tagen (23.‐25. Juli) und die Plenarsitzungen an den
letzten drei Tagen (26.‐29. Juli) der Konferenz statt.

1959 trat Österreich der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) bei. CERN ist das
größte Forschungszentrum für Teilchenphysik, mit dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger,

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dem Large Hadron Collider (LHC), an dem 2012 das Higgs‐Boson entdeckt wurde. In dieser
fruchtbaren Atmosphäre des CERN wurden schon mehrere Generationen von österreichischen
WissenschafterInnen, IngenieurInnen und TechnikerInnen ausgebildet.

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Kern‐ und Teilchenphysik in Österreich

In Österreich forschen 7 Universitätsinstitute und 2 Akademieinstitute auf dem Gebiet der
experimentellen und theoretischen Kern‐ und Teilchenphysik. Die ForscherInnen dieser Institute
sind im Fachausschuss für Kern‐ und Teilchenphysik (FAKT) der Österreichischen Physikalischen
Gesellschaft organisiert.
Ein Schwerpunkt der experimentellen Kern‐ und Teilchenphysik ist die Teilnahme an
internationalen Experimenten. Die österreichische Wirtschaft profitiert vom Know‐how der neu
entwickelten Technologien und von dem beachtlichen finanziellen Rückfluss an österreichische
Unternehmen.
Die österreichischen Kern‐ und Teilchenphysik‐Institute bieten ein exzellentes Ausbildungs‐
programm für StudentInnen, DiplomandInnen und DissertantInnen. Die Nachwuchs‐
wissenschafterInnen sind von Beginn an in internationale Forschungsprojekte involviert.

Österreichische Institute leisten führende Beiträge zu internationalen Großexperimenten wie für
das CMS‐ und ASACUSA‐Experiment (CERN, Genf, Schweiz), das PANDA‐Experiment (FAIR,
Darmstadt, Deutschland), BELLE I/II‐Experiment (KEK, Tsukuba, Japan), PERKEO‐ und qBOUNCE‐
Experiment (ILL, Grenoble, Frankreich), PERC‐Experiment (FRM2, München, Deutschland) und das
CRESST‐Experiment (LNGS, Gran Sasso, Italien). Kernphysik mit Bedeutung für Astrophysik wird am
CERN mit nTOF betrieben, Isotopenforschung mit der Anlage VERA in Wien. Die Qualität der
heimischen Forschung ist unter anderem durch zahlreiche internationale Führungspositionen
österreichischer WissenschafterInnen belegt.

Ausbildung und Kommunikation:
• Exzellentes Ausbildungsangebot für Studierende durch Mitarbeit an den aktuellsten
internationalen Projekten der Kern‐ und Teilchenphysik schon im Grundstudium.
• Ausbildung österreichischer Ingenieure und Techniker in Spitzentechnologie an internationalen
Forschungszentren.
• Engagiertes LehrerInnen‐Fortbildungsprogramm und Veranstaltungen für SchülerInnen
(Internationale Masterclasses, Praktika, umfangreiches Unterrichtsmaterial).
• Intensive Öffentlichkeitsarbeit mittels Wanderausstellung und Vorträgen an Schulen, Science
Centern und Museen in ganz Österreich.
• Breit gefächertes Wissenschaftsprogramm für die interessierte Öffentlichkeit wie zum Beispiel
Kinderuni Wien, Junge Uni Innsbruck, Ausstellung physikalischer Experimente am Museum der Karl‐
Franzens‐Universität Graz, Physik zum Anfassen, Forschertage, Lange Nacht der Forschung,
Generation Innovation Praktika, University meets Public, Science on Stage, Vorträge an
Volkshochschulen und vieles mehr. Die TeilchenphysikerInnen vermitteln mit Enthusiasmus und
großem Engagement dieses komplexe Forschungsgebiet an alle Altersgruppen.

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              Wissenschaftliche Schwerpunkte auf der
                     EPS‐HEP2015 Konferenz

1. Der Neustart des LHC in 2015
Nach zwei Jahren intensiver Wartungs‐ und Konsolidierungsarbeiten und mehreren Monaten
Vorbereitung für den Neustart ist der „Large Hadron Collider“, der stärkste Teilchenbeschleuniger
der Welt, wieder in Betrieb. Am 5. April zirkulierten wieder Strahlen im 27 km langen Ring – zu
diesem Zeitpunkt mit der Einschussenergie von 450 GeV. Am 3. Juni wurden erstmals Protonen bei
einer Gesamtenergie von 13 TeV kollidiert.

Während der ersten Datennahmeperiode, die 2009 begann, wurde der LHC erfolgreich bei einer
Energie unterhalb des Nominalwerts betrieben. Nun wurde die Energie der Kollisionen von 8 TeV
auf 13 TeV erhöht. Die Luminosität – ein Maß für die Kollisionsrate – wird ebenfalls verbessert.

Als Konsequenz dieser Steigerung sowohl der Energie (mehr Teilchen, die in jeder Kollision
produziert werden) und der Luminosität (eine höhere Wahrscheinlichkeit für das Eintreten einer
Kollision) müssen die Detektoren, die Datennahmesysteme und die zur Analyse verwendeten
Algorithmen extremen Anforderungen gerecht werden.

Die höhere Energie stellt neue technische Anforderungen an den LHC. Sie wird uns aber auch
erlauben Neuland zu betreten, in dem wir neue Teilchen entdecken könnten. Einige
vielversprechende Kandidaten für Entdeckungen sind neue Arten von Higgs‐Bosonen,
Supersymmetrie, oder sogar zusätzliche Dimensionen, wie sie von der Stringtheorie vorhergesagt
werden. In diesem letzten Fall hätte der Raum mehr als die bekannten drei Dimensionen. Die neuen
Dimensionen wären allerdings auf mikroskopischer Skala gekrümmt und gefaltet und unsichtbar für
Wesen wie uns, die zu groß sind, um in diese winzige Welt einzutauchen. Die zusätzlichen
Dimensionen könnten allerdings in hochenergetischen Kollisionen, wie sie nun im LHC möglich sind,
beobachtet werden, da dieser jetzt noch kleinere Distanzen sondieren kann.

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2. Das Higgs‐Boson öffnet den Weg zu „Neuer Physik“

Vor drei Jahren wurde die Entdeckung eines Higgs‐Bosons am CERN bekanntgegeben. Das
neuentdeckte Teilchen hat eine Masse und Eigenschaften, die mit den Vorhersagen des
Standardmodells verträglich sind. Mit dem Standardmodell der Teilchenphysik werden erfolgreich
die Phänomene des Mikrokosmos beschrieben. Es beinhaltet die fundamentalen Materieteilchen,
wie z.B. die Quarks, und beschreibt die Wechselwirkungen zwischen diesen Bausteinen. Das Higgs‐
Boson zeigt keine Wechselwirkung mit masselosen Teilchen wie dem Photon, aber es reagiert mit
den anderen Teilchen, wie dem Elektron und Quarks, durch einen komplexen Prozess, der seinen
Ursprung in der Struktur des Vakuums hat: der Brout‐Englert‐Higgs‐Mechanismus. Es ist dieser
Mechanismus, durch den Teilchen ihre Masse erlangen.

Es wäre das letzte Teilchen des Standardmodells (der Theorie, welche die fundamentalen Teilchen
und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte erklärt), das experimentell nachgewiesen wurde. Eine
höhere Energie der Kollisionen im LHC wird die Wahrscheinlichkeit erhöhen, ein Higgs‐Boson in
einer Kollision zu erzeugen, und den Forschern erlauben, seine Eigenschaften genauer zu messen
und seine selteneren Zerfälle zu beobachten. Hochenergetische Kollisionen könnten dazu
beitragen, winzige Unterschiede zwischen diesen Messungen und den Vorhersagen des
Standardmodells aufzudecken.

Mit den neuen Daten werden die Forscher in der Lage sein zu entscheiden, ob das neue skalare
Teilchen wirklich das vom Standardmodell vorhergesagte Higgs‐Boson ist, was die einfachste
Erklärung wäre, oder eine andere Art von exotischem Higgs‐Boson, das Teil eines Modells von
„Neuer Physik“ wäre, das neue und bisher unbekannte Formen von Materie und Wechselwirkungen
enthielte.

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3. Suche nach Dunkler Materie

Der leistungsfähigste Beschleuniger, der jemals gebaut wurde, ist der “Large Hadron Collider” (LHC)
am CERN in Genf. Mit diesem Beschleuniger können Wissenschaftler mit Hilfe von
Protonenkollision in bisher unbekannte Bereiche der Physik vorstossen. In den Kollisionen werden
dabei neue Elementarteilchen erzeugt und Physiker erwarten, dass darunter ein paar bisher
unentdeckte Teilchen sind. Die Daten, die beim Betrieb des LHC bei 13 TeV gesammelt werden,
könnten Hinweise auf die Lösung des Rätsels der sogenannten “Dunklen Materie” liefern.

Die Galaxien in unserem Universum besitzen eine ziemlich ungewöhnliche Eigenschaft. Sie rotieren
mit einer solch hohen Geschwindigkeit, dass die aus der Gravitation resultierende Anziehung nicht
ausreicht, um die Galaxien zusammenzuhalten. Die Galaxien müsste es buchstäblich
auseinanderreißen. Dasselbe gilt auch für Galaxien innerhalb von Clustern, was Wissenschaftler zu
der Vermutung geführt hat, dass irgendwas existieren muss, dass Sie nicht sehen können. Sie
vermuten, dass irgendetwas, was wir nicht direkt beobachten können, diesen Galaxien eine
zusätzliche Masse verleiht ‐ eine zusätzliche gravitative Anziehung, die die Galaxien beieinander
hält. Dieses mysteriöse “Etwas” nennen die Wissenschaftler “Dunkle Materie”.

Im Gegensatz zur normalen Materie reagiert die “Dunkle Materie” nicht über die
elektromagnetische Kraft. Das bedeutet wiederum, dass sie Licht weder absorbiert, reflektiert oder
emittiert, was deren Beobachtung extrem schwierig macht. Bisher konnte die “Dunkle Materie” nur
über die gravitative Interaktion mit normaler Materie dingfest gemacht werden.

Nach aktuellen Beobachtungen scheint es fünfmal mehr “Dunkle Materie” als normale Materie zu
geben ‐ damit ist 80% der Materie im Universum “Dunkle Materie”. Wissenschaftler vermuten, dass
“Dunkle Materie” aus fundamentalen Teilchen besteht, die während des Urknalls produziert wurde
und eine so hohe Lebensdauer hat, dass Sie heute noch existiert.

Die Experimente am LHC könnten neue Hinweise auf die Eigenschaften der “Dunkle Materie”
liefern. Einige Theorien gehen davon aus, dass “Dunkle Materie”‐Teilchen leicht genug sind, dass
Sie am LHC produziert werden könnten. Falls das der Fall ist, würden die “Dunkle Materie”‐Teilchen
zunächst erzeugt werden und anschliessend, ohne ein Signal im Detektor zu hinterlassen, das
Experiment verlassen. Allerdings würden sie Energie und Impuls davontragen und die
Wissenschaftler könnten über die fehlende Energie und den fehlenden Impuls Rückschlüsse auf die
Existenz der “Dunklen Materie” ziehen.

Man erwartet, dass die “Dunkle Materie” nur sehr selten mit der normalen Materie reagiert. Aus
diesem Grund wird die Suche nach der “Dunklen Materie” in Untergrundlabors durchgeführt, um
das Experiment von den zahlreichen, durch die kosmische Höhenstrahlung induzierten Ereignissen
abzuschirmen. Die Experimente sind dafür optimiert, um kleinste Energieeinträge nachweisen zu
können.

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Viele Theorien einer Physik jenseits des bekannten Standardmodells der Teilchenphysik enthalten
Kandidaten für ein “Dunkle Materie”‐Teilchen, wie z.B. die Supersymmetry (SUSY) oder Theorien
mit zusätzlichen Dimensionen (“Extra Dimensions”). Falls sich einer dieser Theorien als richtig
herausstellt, könnten die Wissenschaftler ein besseres Verständnis über die Zusammensetzung
unseres Universums gewinnen und natürlich auch, wie die Galaxien zusammengehalten werden.

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4. Supersymmetrie

Allem voran, Supersymmetrie (SUSY) ist eine vermutete Symmetrie von Raum und Zeit. Ist diese
Symmetrie in der Natur realisiert, ergibt sich daraus automatisch, dass jede Art von Teilchen einen
oder auch mehrere sogenannte Superpartner besitzt. Aber lassen Sie uns mit dem sogenannten
Standardmodell (SM) der Teilchenphysik beginnen.

Auf den ersten Blick scheint das SM alle Teilchen als masselos vorher zu sagen. Das steht
offensichtlich im Widerspruch mit dem was wir in unserer mit Materie erfüllten Welt erleben. In
1960igern erfanden Theoretiker einen Mechanismus der den Teilchen Masse verleiht, und der aber
dann auch die Existenz eines neuen leichten Teilchens, dem Higgs‐Boson, voraussetzt. Jedoch ist es
ein Rätsel warum dieses Higgs‐Boson so leicht sein sollte, da die Wechselwirkungen zwischen ihm
und den SM‐Teilchen es sehr schwer machen sollten. Die von der Supersymmetrie vorausgesagten
zusätzlichen Teilchen schwächen nun die Beiträge von den SM‐Teilchen zur Masse des Higgs‐Bosons
stark ab und machen es somit doch noch leicht.

SUSY‐Teilchen würden mit den gleichen Kräften wechselwirken, wie das die SM‐Teilchen tun, aber
sie hätten viel schwerere Massen. Wenn supersymmetrische Teilchen existieren, dann könnten die
Wechselwirkungen der drei mikroskopischen Kräfte ‐ Elektromagnetismus, starke und schwache
Kraft ‐ bei sehr hohen Energien (zur Zeit des frühen Universums) verschmelzen zu einer einzigen
Kraft. Im Englischen nennt man eine derartige Theorie Grand Unified Theory (GUT) ‐ ein Traum von
uns Physikern schon seit Einstein.

In vielen SUSY Modellen ist das leichteste SUSY Teilchen stabil und elektrisch ungeladen und es
wechselwirkt nur sehr schwach mit den Teilchen des Standardmodells. Das sind genau die
Charakteristika, für Teilchen, die die Dunkle Materie bilden könnten. Wir wissen, dass 85% der
Materie im Universum diese sogenannte Dunkle Materie ausmacht und diese auch benötigt wird,
damit Galaxien zusammen gehalten werden. Das SM alleine bietet keine Erklärung dafür.

Daher ist die Suche nach SUSY‐Teilchen von zentraler Bedeutung bei den hochenergetischen
Kollisionen am LHC.

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5. Quark‐Gluon Plasma

Alle Materie, wie wir sie heute kennen, ist im Wesentlichen aus Quarks aufgebaut. Diese
Elementarteilchen werden durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten und bilden
Neutronen und Protonen. Diese wiederum stellen die Bausteine aller Atomkerne da, aus denen
99% unserer Alltagswelt besteht. Das war allerdings nicht immer so.
Modellrechnungen sagen voraus, dass bei Temperaturen, die über hunderttausend Mal höher sind
als im Inneren der Sonne, Materie in einer anderen Form vorliegt. Quarks und Gluonen, den
Kraftteilchen der starken Wechselwirkung, können sich frei bewegen und wird daher Quark‐Gluon‐
Plasma genannt.
In kosmologischen Modellen der Geschichte unseres Universums herrschten wenige Millionstel
Sekunden nach dem Urknall Temperaturen dieser Größenordnung, so dass alle Materie als Quark‐
Gluon‐Plasma vorlag. Später kühlte es ab und erste gebundene Teilchen, Protonen und Neutronen,
bildeten sich. In der Folge entstand die Materie, in der Form wie wir sie heute kennen.
Ähnliche Temperaturen lassen sich im Labor bei der Kollision sehr schwerer Atomkerne, z.B. Blei‐
Ionen, erzeugen. Dazu benötigt man allerdings sehr hohe Energien, wie sie am Large Hadron
Collider (LHC) des CERN zur Verfügung stehen. Bei den Kollisionen entsteht für sehr kurze Zeit ein
Quark‐Gluon‐Plasma, das jedoch wieder zerfällt. Dabei werden Teilchen freigesetzt, die die
Wissenschaftler mit Detektoren untersuchen. Sie geben Aufschluss über die fundamentalen
Eigenschaften extremen Form von Materie und über den Übergang zur heuten gewöhnlichen
Materie, wie sie im frühen Universum stattfand.

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6. Quantenchromodynamik

Die Quantenchromodynamik beschreibt die zwischen den Quarks herrschenden starken Kräfte. Wir
kennen zur Zeit sechs Arten von Quarks: die leichtesten unter ihnen, die Up‐ und Down‐Quarks,
bilden die Bausteine von gewöhnlicher Materie wie etwa der Protonen und Neutronen, die
schwereren unter ihnen, die Strange‐, Charm‐, Bottom‐ und Top‐Quarks, bauen Teilchen auf, die in
der Natur nur kurz nach dem Urknall existierten, heutzutage jedoch in Teilchenbeschleunigern wie
etwa dem LHC hergestellt werden können. Das Verständnis der Eigenschaften dieser neuartigen
Form von Materie und die Abschätzung der Ausichten, bislang noch nicht im Experiment gesehene
schwere Teilchen zu beobachten, gehören zu den wichtigsten Zielsetzungen aller Untersuchungen
im Rahmen der QCD und bilden daher auch ein zentrales Thema bei der EPS‐HEP 2015.

Die QCD stellt einen außergewöhnlich wichtigen Aspekt unseres Verständnisses der Natur dar, da
sie letzten Endes auch die starken Kernkräfte beschreibt, die Protonen und Neutronen zu
Atomkernen binden. Genauer betrachtet liegt der Ursprung des überwiegenden Teils der Masse
jedes derartigen Teilchens in den komplexen Wechselwirkungen der Quarks, wie sie von der QCD
beschrieben werden, begründet. Allerdings ist die QCD durch einen äußerst hohen Grad an
Komplexität gekennzeichnet, da die Trägerteilchen oder Vermittler der starken Kräfte – im
Gegensatz etwa zu den elektromagnetischen Kräften – auch untereinander wechselwirken. Daraus
resultieren sehr komplexe Prozeßabläufe, die eine große Herausforderung an ihre mathematische
Beschreibung bilden. Wie stark sich diese Selbstwechselwirkungen manifestieren, hängt von der
Energieskala ab, bei der diese Prozesse ablaufen: bei niedrigen Energien ist die QCD nur sehr
schwer in den Griff zu bekommen, während ihre Vorhersagen für hohe Energien vergleichsweise
einfach herzuleiten sind.

Ein möglicher Ausweg aus diesem Dilemma besteht im Einsatz leistungsstarker Computer,
ermöglicht durch den Kunstgriff, Raum und Zeit nicht länger als Kontinuum zu betrachten, sondern
auf ein vierdimensionales Gitter zu reduzieren, sodaß sämtliche numerischen Berechnungen nur
mehr für die endliche Anzahl von Raum‐Zeit‐Punkten dieses Gitters durchgeführt werden müssen.

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7. Neutrino Physik

Neutrinos sind eine sehr spezielle Klasse von Elementarteilchen: Sie haben keine elektrische
Ladung, sie haben Massen, die mindestens eine Million mal kleiner als die Elektronmasse sind, und
sie haben eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit für die Wechselwirkung mit Materie. Sie wurden
zuerst 1930 von Wolfgang Pauli als hypothetische Teilchen vorgeschlagen, um beim Beta‐Zerfall von
radioaktiven Isotopen Energie‐ und Impulserhaltung zu gewährleisten. Obwohl Pauli selbst sehr
skeptisch bezüglich des Nachweises von Neutrinos im Experiment war, wurden sie dennoch 1956
von Reines und Cowan an einem Kernreaktor nachgewiesen. Dank des Einfallsreichtums und der
harten Arbeit von mehreren Generationen von Experimentalphysikern ist es in den letzten
Jahrzehnten gelungen, eine Fülle von Informationen über diese schwer fassbaren Teilchen zu
bekommen. Dabei wurden nicht nur vom Menschen gemachte Neutrinoquellen wie Kernreaktoren
und Beschleuniger benützt, sondern natürliche Quellen wie Sonne und Erdatmosphäre haben eine
große Bedeutung erlangt. Dies gilt vor allem für die Entdeckung des quantenmechanischen Effekts
der Neutrinooszillationen in Vakuum und Materie vor fast zwei Jahrzehnten. Diese Entdeckung war
geradezu ein Musterbeispiel für die gegenseitige Befruchtung von experimenteller und
theoretischer Physik. Zugleich haben diese Neutrinoexperimente neue Perspektiven der
Zusammenarbeit von Teilchen‐ und Kernphysik mit Astrophysik, Kosmologie und sogar Geophysik
eröffnet. Es ist gut möglich, dass in Zukunft Neutrinoeigenschaften oder neue Neutrinospezies
entdeckt werden, die sich nicht im Standardmodell der Teilchenphysik unterbringen lassen. Damit
wären Neutrinos die ersten Botschafter für Physik jenseits des Standardmodells.

In der EPS‐Konferenz 2015 werden die neuesten experimentellen Resultate der Neutrinophysik
präsentiert werden und zwar von einer beeindruckenden Vielfalt von Experimenten, da Daten über
Neutrinos von den verschiedensten Quellen gesammelt werden. Dementsprechenend reichen die
Abstände zwischen Quelle und Detektor von wenigen hundert Metern oder Kilometern bei
Reaktorneutrinos bis zu vielen Lichtjahren bei Neutrinos aus der kosmischen Strahlung. Manche
dieser Experimente befinden sich an sehr ungewöhnlichen Orten wie in Untergrundlaboratorien
unter kilometerdicken Felsschichten, am Meeresgrund oder am Südpol.

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8. Zukünftige Beschleunigerprojekte

Der LHC am CERN ist soeben mit neuer Rekordenergie in die zweite Versuchsperiode gestartet. Mit
der Erwartung neue unbekannte Phänomene nachweisen zu können, warten die
WissenschafterInnen der LHC Experimente bereits gespannt auf die Daten. Es liegen aufregende
Jahre vor uns!

Parallel zu dem laufenden LHC Programm, werden bereits zukünftige Projekte vorangetrieben bzw.
Studien für neue Beschleuniger durchgeführt. Das Projekt, den LHC Beschleuniger auf höhere
Intensitäten aufzurüsten, der „High‐Luminosity“ LHC, ist bereits angelaufen. Zahlreiche neue
Komponenten, wie z.B. neue supraleitende Magneten, müssen dafür in den nächsten Jahren
entwickelt werden. Weitere Beschleuniger in anderen Labors weltweit werden ebenfalls verbessert,
bzw. sind neu in Planung. Ein Beispiel ist die Erweiterung des Beschleunigerkomplexes im Fermilab
(USA), mit dem Ziel, einen sehr leistungsstarken Beschleuniger für zukünftige Neutrinoexperiment
zu bauen.

Darüberhinaus denkt die weltweite Gemeinschaft der TeilchenphysikerInnen bereits über die
nächste Generation von Beschleunigern nach. Das Projekt eines Linearbeschleunigers (ILC –
„International Linear Collider“) wird zurzeit von der Japanischen Regierung geprüft. Ein positiver
Ausgang könnte in einem Angebot Japans münden dieses Projekt in Japan zu realisieren. Die
Arbeiten an dem Design eines Linearbeschleunigers mit noch höheren Energien (CLIC –„Compact
Linear Collider“) macht ebenfalls sehr gute Fortschritte. Erst kürzlich wurde eine neue Studie für
einen möglichen Protonen Ringbeschleuniger (FCC – „Future Circular Collider“) gestartet. Diese
Studie soll die technische Machbarkeit eines Super‐LHC zeigen, der einen Tunnel mit etwa 100 km
Umfang benötigt. In einem solchen Tunnel könnte eventuell als Vorgängermaschine ein Elektron‐
Positron Collider installiert werden.

Die oben angeführten durchwegs ambitiösen Beschleunigerprojekte benötigen nicht nur
Fortschritte, sondern auch technologische Durchbrüche in mehreren Bereichen. Wie zum Beispiel
Magnete mit neuen supraleitenden Materialen, eventuell sogar unter Verwendung von
Hochtemperatur‐Supraleitern, und neue Beschleunigerstrukturen, die es erlauben sehr hohe
Energien auf kurzen Strecken zu erzielen. Bei der Konferenz erwarten wir zahlreiche
Präsentationen, die diese Fortschritte beschreiben.

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9. Präzisionsexperimente

Präzisionsexperimente bei niederen Energien stellen einen komplementären Zugang zu
Experimenten bei höchsten Energien auf der Suche nach neuer Physik dar. Eine Eigenschaft präziser
als jemals zuvor zu messen hat das Potential, Abweichungen von den Vorhersagen des
Standardmodells der Teilchenphysik zu finden. Diese Experimente können auf Energieskalen
empfindlich sein, die weitaus höher sind als die mit gegenwärtigen Beschleunigern erreichbaren.

Beispiele für Präzisionsexperimente zum Test des Standardmodells sind solche die nach
Verletzungen    fundamentaler     Symmetrien suchen. Elektrische         Dipolmomente    von
Elementarteilchen verletzen die Zeitumkehrinvarianz und sind im Standardmodel extrem klein,
dessen Erweiterungen wie z.B. die Supersymmetrie sagen jedoch sehr viel größere Werte voraus.
Die Suche nach elektrischen Dipolmomenten des Neutrons und des Elektrons haben im Laufe von
Jahrzehnten bereits viele supersymmetrische Modelle ausgeschlossen.

Symmetrieerhaltungen sagen voraus, daß bei Veränderungen zu jeder Zeit und an jedem Ort
Prozesse ein gleich bleibendes Erscheinungsbild bewahren. Die CPT‐Symmetrie ist im
Standardmodell strikt erhalten. Sie sagt u.a. voraus, dass die Eigenschaften von Materie und
Antimaterie entweder genau gleich oder genau entgegengesetzt sein müssen. Dies scheint im
Gegensatz zu der beobachteten Abwesenheit von Antimaterie im Weltall zu stehen. Genaue
Vergleiche der Eigenschaften von Teilchen und Antiteilchen können dazu beitragen, dieses Rätsel zu
lösen.

Eine Vielzahl von Aktivitäten besteht auch im Studium fundamentaler Wechselwirkungen,
insbesondere der elektroschwachen Wechselwirkung. Präzisionsstudien des ß‐Zerfalls testen die
Grundlagen unseres Verständnisses dieser Wechselwirkung. Die genauesten Voraussagen werden
von der Quantenelektrodynamik (QED) gemacht, die durch die Bestimmung von
Teilcheneigenschaften wie das magnetische Moment oder die Spektren von Atomen überprüft
werden können.

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Preisverleihung des prestigeträchtigen Hochenergiephysik
  Preises der Europäischen Physikalischen Gesellschaft
Der „High Energy and Particle Physics“‐Preis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft geht in
diesem Jahr an fünf theoretische Physiker, die mit ihren grundlegenden Arbeiten wesentlich zur
Beschreibung der Struktur des Protons beigetragen haben.
Die Preisträger sind James D. Bjorken (SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford, USA) „für
die Vorhersage, wie sich die Struktur des Protons bei verschiedenen Energieskalen verhält, und uns
damit ein neues Verständnis für die starke Wechselwirkung gebracht hat“ und Guido Altarelli
(University of Roma Tre, Rom, Italien und CERN, Genf, Schweiz), Yuri Dokshitzer (Laboratory of
Theoretical and High Energy Physics, Paris, Frankreich und St. Petersburg Nuclear Physics Institute,
Gatchina, Russland), Lev N. Lipatov (National Research Center „Kurchatov Institute“, Petersburg
Nuclear Physics Institute, Gatchina, Russland) sowie Giorgio Parisi (University of Rome, La Sapienza,
Rom, Italien) „für die Entwicklung einer auf Wahrscheinlichkeiten basierenden feldtheoretischen
Beschreibung der Dynamik von Quarks und Gluonen, die ein quantitatives Verständnis von
hochenergetischen hadronischen Kollisionen ermöglicht“.

Die Preisverleihung findet bei einer Festveranstaltung im Rahmen der „European Physical Society
Conference on High Energy Physics (EPS‐HEP2015)“ am 27. Juli im Audi Max der Universität Wien
statt.

Ende der 50’er Jahre wurde bei der Suche nach einem tieferen Verständnis der Struktur der
Materie klar, dass der Atomkern aus kleineren Bausteinen, Protonen und Neutronen, den
sogenannten Nukleonen, besteht. Ausserdem wurde vorgeschlagen, dass diese Bausteine ebenfalls
aus noch kleineren Bausteinen, den sogenannten Quarks, zusammengesetzt sind. Die Physiker
hatten jedoch weder eine Vorstellung, wie sie diese kleinen Bausteine beobachten können, noch
hatten sie eine Theorie, die ihr dynamisches Verhalten konsistent beschreiben konnte. Im Jahr 1968
studierte J.D. Bjorken die mathematischen Eigenschaften der Streuung von hochenergetischen
Elektronen an Protonen, in einem Bereich, in dem die Protonen einen unendlich hohen Impuls
besitzen. Dabei hat er herausgefunden, dass die Protonenstruktur unabhängig vom Energieübertrag
des Elektrons ist, der Größe, die die Auflösungsskala des Prozesses bestimmt. Basierend auf dieser
Eigenschaft, das sogenannte Skalenverhalten der Struktur des Protons, schlug er vor, dass das
Elektron an einem punktförmigen Baustein des Protons streut, einem sogenannten Parton. Seine
Erkenntnis wurde bald darauf experimentell bestätigt und diese Partonen stimmen mit den
sogenannten “Quarks” überein, die bereits zuvor postuliert wurden. Diese Entdeckung führte
schliesslich zur Entwicklung einer Quantenfeldtheorie der starken Wechselwirkung, der Quanten‐
Chromo‐Dynamik (QCD).

Aus diesem Partonmodell resultiert eine auf Wahrscheinlichkeiten basierende Impulsverteilung der
Partonen (d.h. die Quarks und die für die Bindung zuständigen Gluonen) innerhalb des Protons.

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Kollisionen welche hochenergetische Protonen beinhalten, können durch Kollisionen von
elementaren Partonen beschrieben werden. Eine konsistente Beschreibung durch das.

Partonmodell im Rahmen der QCD‐Störungstheorie wurde 1977 von G. Altarelli und G. Parisi und,
unabhängig davon, von Y. Dokshitzer erreicht, dessen Ergebnisse sich auf die Vorarbeiten von G.N.
Gribov und L.N. Lipatov stützen. Auch wenn die Impulsverteilung innerhalb des Protons nicht
vorhergesagt werden kann, erlauben diese Gleichungen, die sogenannten DGLAP‐Gleichungen,
aufgrund von QCD‐Prozessen die Vorhersage der Impulsverteilung bei unterschiedlichen
Auflösungsskalen. Zudem liefern diese Gleichungen, durch die Abstrahlung von Gluonen vor der
eigentlichen Wechselwirkung, eine physikalische Erklärung für die logarithmische Abweichung von
der von Bjorken vorhergesagten Skalenunabhängigkeit. Dieses durch die QCD verbesserte
Partonmodell wurde vielfach mit höchster Präzision experimentell bestätigt und erlaubt exakte
Vorhersagen von Wirkungsquerschnitten von Hadronkollisionen. Daher sind diese Gleichungen ein
wichtiger Eckpfeiler für die Interpretation aller am Large Hadron Collider durchgeführten
Messungen, sowohl bei der Produktion von bekannten Elementarteilchen, als auch bei der
Produktion des 2012 entdeckten Higgs‐Bosons.

Mehr Informationen finden Sie unter:
http://www.scholarpedia.org/article/Bjorken_scaling
http://www.scholarpedia.org/article/QCD_evolution_equations_for_parton_densities
http://eps‐hepp.web.cern.ch/eps‐hepp/

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        Öffentlichkeitsprogramm rund um die Konferenz
Parallel zu dem reichhaltigen Wissenschaftlichen Programm wird es während der Konferenz
mehrere Ausstellungen geben, die sich unter anderem mit dem Thema Kunst und Wissenschaft
beschäftigen. Des Weiteren wird ein reichhaltiges Öffentlichkeitsprogramm angeboten werden;
Höhepunkt ist die Präsentation des Filmes „Particle Fever“ mit anschließender Diskussion.

PHYSIK TRIFFT KUNST
Art@CMS Ausstellung im Zuge der EPS‐HEP2015
Art@CMS ist eine Bildungs‐ und Öffentlichkeitsarbeits‐Initiative des CMS‐Experiements am Large
Hadron Collider (LHC). Diese Initiative wurde von Michael Hoch, CERN‐Physiker und Künstler, ins
Leben gerufen. Michael Hoch wird bei der Konferenz anwesend sein.

Der CMS‐Detektor ist nicht nur ein beeindruckendes wissenschaftliches Instrument; er ist auch ein
Kunstwerk. Er ist 15 Meter hoch, wiegt 14.000 Tonnen und durch das Zusammenspielen Tausenden
Kabeln und Einzelkomponenten, ist er imstande, die kleinsten Teilchen im Bruchteil einer Sekunde
zu erfassen. Diese prächtige Maschine ist der Kern dieses Kunst‐ und Wissenschaftsprojektes und
inspiriert KünstlerInnen aus aller Welt. Bei der Ausstellung im Zuge der EPS‐HEP2015 Konferenz im
Hauptgebäude der Universität Wien hat die breite Öffentlichkeit vom 22. Juli bis 29. Juli 2015 die
Chance einige dieser Kunstobjekte, unter anderem von österreichischen Künstlern, zu sehen. Die
Art@CMS Kollektion wurde in Zusammenarbeit internationalen Künstlern mit CMS‐Physikern
kreiert. Die KünstlerInnen dieser Ausstellung zeigen digitale Kunst, Skulputen, Collagen und
Malerei.

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Ausstellung „passionate about“ im Zuge der EPS‐HEP
Bree Corn, die Künstlerin dieses Projekts arbeitet als Fotografin, Künstlerin und Trainerin und wird
bei der Konferenz anwesend sein.
Zu leicht fügen wir uns in Systeme und gesellschaftliche Erwartungen. Schnell verlieren wir
persönliche Interessen und Ziele aus den Augen. Dennoch: manche Menschen folgen unbeirrbar
ihren Interessen. Sie überwinden Grenzen, beschreiten neue Wege und inspirieren viele
Menschen.
In dem Projekt "Passionate About“ gibt die Künstlerin Bree Corn Einblick in Gedanken, Motivation
und Energie von Wissenschaftern, Künstlern und Musikern, welche ihre Passion zur Profession
gemacht haben. Anlässlich der EPS‐HEP portraitierte Corn namhafte und inspirierende
Persönlichkeiten der Teilchenphysik. Sie teilen offen ihre Erfahrungen, Ratschläge und
Expertenmeinungen in diesem Projekt. Lassen Sie sich inspirieren!

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Ausstellung „Women in physics in the Palestinian Territories“ im Zuge der EPS‐HEP
ein Fotoessay von Kate Shaw (CERN, Genf and ICTP, Triest) und Jack Owen.
Ziel dieser Ausstellung ist es, die aktuelle Beteiligung von Frauen in der Physik (in der Regel
unterschätzt), sowie die Bemühungen der neuen Generation von Frauen aus Ländern der Dritten
Welt um eine Chance in der Wissenschaft, zu zeigen. Die junge Wissenschafterin, Dr. Kate Shaw, vom
CERN und ICTP, wird bei der Konferenz anwesend sein.

Am Sonntag, den 26. Juli um 18.00 Uhr findet in Anwesenheit der KünstlerInnen die offizielle
Eröffnung der Ausstellungen Art@CMS, passionate about und Women in physics in the Palestinian
Territories statt.
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Ausstellung „Spurensuche – Die Bausteine des Universums“ im Zuge der EPS‐HEP
Bei dieser Ausstellung wir Teilchenphysik einfach, spannend und anschaulich für Jung & Alt
dargestellt. „Spurensuche“ konfrontiert das Publikum mit den großen Fragen der modernen Physik.
Sie gibt hochaktuelle Antworten auf Fragen wie: Was geschah beim Urknall? Was versteht man
unter dem Higgs‐Mechanisums? Was sind die Urkräfte des Universums? Und wie kann der größte
Teilchenbeschleuniger der Welt diese Fragen beantworten? Die Ausstellung findet vom 20. – 31.
Juli 2015 in der AULA im Universitätscampus „Altes AKH“ statt. Die Besucher können das weltweit
größte wissenschaftliche Experiment erfoschen und entdecken und erfahren, wie
Grundlagenforschung die Welt verändert.

Bei der Erkundung steht ein Team von ExplainerInnen zur Seite, das für Fragen und Antworten zur
Verfügung steht.

Am 23. Juli und 26. Juli haben Interessierte die Gelegenheit von 19:30 bis 21:00 Uhr in der AULA im
Alten AKH mit TeilchenphysikerInnen außerhalb des traditionellen akademischen Kontextes zu
„plaudern“. Am 23., 26. und 30. Juli finden in der Alten Kapelle des Universitätscampus „Altes AKH“
um jeweils 18:30 Uhr Vorträge über „Quarks, Higgs und die Struktur des Vakuums“, „LHC ‐ die
größte Maschine der Welt“ und „Physik trifft Medizin“ statt.

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Filmvorführung „Particle Fever“ im Zuge der EPS‐HEP
Das Publikum hat die Möglichkeit in vorderster Front bei einem für die Teilchenphysik
bedeutsamsten wissenschaftlichen Durchbruch dabei zu sein. Particle Fever folgt sechs
Wissenschaftern von der Inbetriebnahme größten Experiments der Weltgeschichte bis zur
Entdeckung des Higgs‐Bosons. Der Dokumentarfilm wurde von dem Physiker David Kaplan
gemeinsam mit dem Oscar prämierten Filmredateur Walter Murch (Der Pate I‐III, Apocalypse Now)

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produziert. Die Filmvorführung findet am Samstag, dem 25. Juli im Universitätscampus „Altes AKH“
im Hof 2 als Open Air Veranstaltung statt.

David Kaplan, Produzent und Physiker und Fabiola Gianotti, die designierte CERN
Generaldirektorin werden anwesend sein. Beide sind auch Protagonisten in dem Dokumentarfilm.
Im Anschluss an die Vorführung stehen sie für Diskussionen und Fragen zur Verfügung.

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Mehr Informationen finden Sie unter:
http://eps‐hep2015.eu/public‐events

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Sprecher und wissenschaftliche Tagungsleitung
Fabiola Gianotti – designierte CERN Generaldirektorin. Sie ist eine italienische Teilchenphysikerin,
ehemalige Spokesperson des ATLAS‐Experiments am Large Hadron Collider (LHC) am CERN. Sie
wurde zur nächsten (und ersten weiblichen) Generaldirektorin des CERN gewählt. Sie tritt am 1.
Januar 2016 die Nachfolge Heuers an. Sie wurde ausgezeichnet mit dem „Grande Ufficiale
dell’ordine al merito della Repubblica“ vom italienischen Präsidenten Giorgio Napolitano. Sie
erhielt den hochdotierten „Special Fundamental Physics Prize of the Milner Foundation“ (2012),
den „Enrico Fermi Prize of the Italian Physical Society“ (2013) und die Ehrenmedaille des Nils Bohr
Instituts von Kopenhagen (2013). Sie war im Forbes Magazin gelistet und den „Top 100
einflussreichsten Frauen“ (USA 2013). Sie wird bei der EPS‐HEP2015 den Abschlussvortrag halten.
“Outlook: physics prospects at high‐energy colliders”. Mittwoch, 29 Juli, 17:00h.

Rolf‐Dieter Heuer – CERN Generaldirektor. Einen Großteil seiner Karriere hat Rolf Heuer dem Bau
und dem Betrieb von grossen Detektoren zum Studium von Elektron‐Positron‐Kollisionen
gewidmet. Im Jahr 1984 begann am LEP (Large Electron Positron Collider), dem ersten grossen
Beschleuniger des CERN, zu arbeiten. 2004 wurde er Direktor der Abteilung für Teilchen‐ und
Astroteilchenphysik des Deutschen Teilchenphysiklabor DESY (Deutsches Elektronen‐ Synchrotron).
Dort war er verantwortlich für die Forschung am HERA‐Beschleuniger, für die Beteiligung des DESY
am LHC und für die Studien an zukünftigen Beschleunigern. Im Rahmen der EPS‐Konferens wird
Rolf Heuer am Samstag, den 25. Juli, um 19:40h, einen öffentlichen Abendvortrag mit dem Titel
“60 Jahre Grundlagenforschung am CERN: Das Higgs‐Boson und das frühe Universum” geben.

Thomas Lohse – Vorsitzender des Internationalen Organisationskomitees. Thomas Lohse studierte
an der Universität Dortmund, wo er 1985 promovierte und sich 1992 habilitierte. In den Jahren
1980 bis 1994 forschte er am CERN, an der Stanford University und am MPI für Kernphysik in
Heidelberg. Seit 1994 ist er ordentlicher Professor für Experimentalphysik an der Humboldt‐
Universität zu Berlin. Seine derzeitigen Forschungsschwerpunkte sind die Teilchenphysik am Large
Hadron Collider und die Astroteilchenphysik mit hochenergetischer Gammastrahlung. Er ist
Vorsitzender der Teichenphysik‐Division der Europäischen Physikalischen Gesellschaft und des
internationalen Organisationskomitees der EPS‐HEP‐Konferenz.

Jochen Schieck – Vorsitzender des lokalen Organisationskomitees. Jochen Schieck studierte Physik
an der Universität Heidelberg. Nach einem Forschungsaufenthalt an der University of Maryland,
USA, setzte er seine wissenschaftliche Karriere am Max‐Planck‐Institut für Physik in München fort.
Von 2010 bis 2013 war er Professor an der Ludwig Maximilians‐Universität München, wo er eine
Arbeitsgruppe für Experimentelle Teilchenphysik am „Excellence Cluster Universe“ leitete. Seit
Oktober 2013 ist Jochen Schieck Direktor des Instituts für Hochenergiephysik der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften und seit April 2014 ordentlicher Professor an der Technischen
Universität Wien. Jochen Schieck ist Mitglied großer internationaler Kollaborationen wie Belle II am

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KEK, dem japanischen Forschungszentrum für Teilchenphysik, der CMS Kollaboration am CERN, der
Europäischen Organisation für Kernforschung und der CRESST‐Kollaboration am Gran Sasso Labor in
Italien. Sein besonderes Forschungsinteresse gilt der so genannten „Dunklen Materie“ gelten,
Bausteine des Universums, die nach aktuellen Erkenntnissen fünf mal häufiger als die uns bekannte
Materie vorhanden ist.

Mehr Informationen finden Sie unter:
http://eps‐hep2015.eu/
http://eps‐hepp.web.cern.ch/eps‐hepp/
www.hephy.at/

Eine Liste mit weiteren Ansprechpartnern und Experten, die während der EPS‐Konferenz in Wien
anwesend sein werden, wird Anfang Juli zur Verfügung stehen.

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Kontakt:
Univ.‐Prof. Dr. Jochen Schieck
Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
und Technische Universität Wien
Nikolsforfer Gasse 18
1050 Wien
Tel: +43 1 544 73 28 21
E‐Mail: Jochen.Schieck@oeaw.ac.at
Web: www.hephy.at

Dipl.‐Soz. Sven Hartwig
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ignaz Seipel‐Platz 2
1010 Wien
Tel: +43 1 515 81 1331
E‐Mail: sven.hartwig@oeaw.ac.at
Web: www.oeaw.ac.at

Dr. Florian Aigner
Technische Universität Wien
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Operngasse 11/E011
1040 Wien
Tel: +43 1 588 01 41027
E‐Mail: florian.aigner@tuwien.ac.at
Web: www.tuwien.ac.at/pr