Künstliche Intelligenz
CERN: Aufgerüsteter LHCb-Detektor entdeckt schweres Proton-Pendant
Die Teilchenphysik hat einen neuen Baustein im Zoo der subatomaren Materie katalogisiert: Auf der Konferenz Rencontres de Moriond Electroweak hat die LHCb-Kollaboration am CERN die Entdeckung des Ξcc⁺ (gesprochen: Xi-cc-plus) bekannt gegeben.
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Dabei handelt es sich um ein protonenähnliches Teilchen, das statt zweier leichter Up-Quarks zwei schwere Charm-Quarks enthält – und damit rund viermal so viel wiegt wie ein gewöhnliches Proton. Es ist die erste Neuentdeckung mit dem 2023 aufgerüsteten LHCb-Detektor, der Teil des weltgrößten Teilchenbeschleunigers ist.
Alle sichtbare Materie im Universum besteht letztlich aus Quarks, fundamentalen Bausteinen, die sich nicht weiter zerlegen lassen. Das Standardmodell der Teilchenphysik kennt sechs Quark-Sorten, organisiert in drei Generationen. Die erste Generation umfasst Down- (d) und Up-Quarks (u), aus denen Protonen (zwei Up, ein Down, also uud) und Neutronen (udd) aufgebaut sind. Damit dabei ein einfach positiv elektrisch geladenes Proton und ein neutrales Neutron entsteht, müssen die Quarks jeweils drittelzahlige Elementarladungen tragen: das Down-Quark -1/3 e (wobei e die Elementarladung des Elektrons ist) und das Up-Quark +2/3 e. Gleiches gilt für die Quarks der weiteren Generationen. In der zweiten Generation finden sich Strange- (s) und Charm-Quarks (c), in der dritten Bottom- (b) und Top-Quarks (t). Von Generation zu Generation nimmt die Masse erheblich zu – ein Charm-Quark ist dabei der deutlich schwerere Verwandte des Up-Quarks.
Quarks treten nicht einzeln auf, sondern stets in gebundenen Zuständen, den sogenannten Hadronen. Dabei hält die starke Kernkraft, vermittelt durch Gluonen, die Quarks zusammen. Protonen, Neutronen und das neu entdeckte Ξcc⁺ zählen zu der Hadronen-Untergruppe der Baryonen, die aus jeweils drei Quarks bestehen; Mesonen bestehen hingegen aus einem Quark und einem Anti-Quark.
Zwei Charm-Quarks statt zwei Up-Quarks
Das neu entdeckte Ξcc⁺ lässt sich laut den Forschern als Proton mit einem dramatischen Quark-Tausch verstehen: In seiner Zusammensetzung ccd ersetzen zwei schwere Charm-Quarks die beiden leichten Up-Quarks des Protons (uud), während das Down-Quark erhalten bleibt. Da Charm-Quarks erheblich mehr Masse mitbringen als ihre leichten Verwandten, erreicht das Ξcc⁺ eine gemessene Masse von 3619,97 ± 0,83 MeV/c² – etwa das Vierfache eines normalen Protons.

Feynman-Diagram des Zerfalls
(Bild: CERN)
Die Physiker wiesen das kurzlebige Teilchen über seinen charakteristischen Zerfall nach: Ξcc⁺ ⇀ Λc⁺ K⁻ π⁺, wobei das Λc⁺ seinerseits in ein Proton, ein K⁻ und ein π⁺ zerfällt. Durch Rekonstruktion der sogenannten invarianten Masse dieser Zerfallsprodukte aus Proton-Proton-Kollisionsdaten des Jahres 2024 (LHC Run 3, bei dem auch hochkomplexe Kernumwandlungen wie die Erzeugung von Goldkernen aus Blei beobachtet werden), beobachteten die Forscher einen deutlichen Peak bei rund 3620 MeV/c² mit etwa 915 Ereignissen. Die statistische Signifikanz liegt bei 7 Sigma und damit weit über der in der Teilchenphysik üblichen 5-Sigma-Schwelle, ab der man von einer gesicherten Entdeckung spricht.
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Lösung eines 20 Jahre alten Rätsels
Das Ξcc⁺ ist der sogenannte Isospin-Partner des 2017 von LHCb entdeckten Ξcc⁺⁺ mit der Zusammensetzung ccu. Da sich Up- und Down-Quarks in ihren Eigenschaften fast identisch verhalten, sagt die Theorie für beide Teilchen nahezu gleiche Massen voraus. Die neue Messung bestätigt genau das – und räumt damit eine über 20 Jahre währende Kontroverse aus dem Weg.
Das SELEX-Experiment hatte Anfang der 2000er-Jahre ein Signal gemeldet, das auf ein deutlich leichteres Ξcc⁺ hindeutete. Nachfolgende Suchen bei den Experimenten FOCUS, BaBar und Belle sowie in früheren LHCb-Datensätzen konnten dieses Ergebnis jedoch nie reproduzieren. Erst die verbesserte Leistungsfähigkeit des aufgerüsteten LHCb-Detektors ermöglichte es nun, das Teilchen bei einer Masse nachzuweisen, die mit den theoretischen Erwartungen und dem Ξcc⁺⁺-Partner übereinstimmt.
Bedeutung für das Standardmodell
Die Entdeckung ist nicht nur ein Meilenstein für das LHCb-Experiment als dessen erster Teilchenfund nach dem Detektor-Upgrade, sondern auch ein wichtiger Prüfstein für die Quantenchromodynamik (QCD) – jene Theorie, die beschreibt, wie Quarks und Gluonen über die starke Wechselwirkung interagieren. Die präzise Übereinstimmung der gemessenen Masse mit den Vorhersagen validiert das theoretische Verständnis von Hadronen mit mehreren schweren Quarks.
Ferner demonstriert der Nachweis, dass der modernisierte Detektor empfindlich genug ist, um auch noch seltenere exotische Teilchenzustände wie Pentaquarks oder Tetraquarks aufzuspüren. Für die Suche nach noch selteneren Phänomenen plant das CERN bereits den Bau eines deutlich größeren Nachfolge-Beschleunigers.
Die Kollaboration präsentierte detaillierte Ergebnisse in ihrem Moriond-Vortrag; eine vollständige wissenschaftliche Publikation soll in Kürze folgen. Weitere Informationen liefert ein CERN-Medienbericht.
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(vza)
Künstliche Intelligenz
So funktioniert die Umstellung eines automatisierten CI-Prozesses mit KI
Der Vorteil von Linux-Distributionen gegenüber einem selbst konfigurierten Linux-System ist der modulare und leicht zu wartende Aufbau. Ähnlich einem Baukasten lassen sich verschiedene Werkzeuge nachinstallieren und miteinander kombinieren. Einen großen Anteil an einer unkomplizierten Systemwartung hat dabei das Paketmanagement. Deshalb ist es erstrebenswert, eigene Software in Form von Softwarepaketen auszuliefern, die sich in die Paket-Infrastruktur einer Distribution einfügen und mit den Werkzeugen dieser Distribution verwalten lassen.
Dieser Beitrag stellt einen Delivery-Workflow für Pakete einer Linux-Distribution vor, der mithilfe von Shell-Skripten implementiert wurde. Dieser Workflow lässt sich in eine Jenkins-Pipeline einbetten, ist für den Regressionstest und zur Paketerzeugung gedacht und lässt sich dann nach einem Commit automatisch anstoßen und ausführen. Die Skripte nutzten eine ältere Linux-Distribution. Mithilfe agentischer KI wurde auf eine neuere Distribution umgestellt und es wurden Fehler bereinigt. Zum Einsatz kamen Open-Source-Werkzeuge der Distribution.
Problemstellung
Um Pakete in einer zufriedenstellenden Qualität ausliefern zu können, ist ein Workflow notwendig, der neben dem Paketbau den Modul-, den Integrations- und – soweit möglich – auch den Systemtest enthält. Die Tests sind in einzelne Stages aufgeteilt, jeder Stage ist dabei ein eigener Bereich gewidmet. Darunter soll überprüft werden, ob sich benötigte Pakete in der Testumgebung installieren lassen, ob die Gerätetreiber gebaut werden können – hier ergeben sich Anknüpfungspunkte für automatisierbare Tests mit angeschlossener Hardwareperipherie –, und schließlich, ob der Quellcode übersetzt werden kann und den Regressionstest im ebenfalls generierten Testprozessor besteht.

Christian Kuhn hat an der TU Ilmenau Automatisierungstechnik / Systemanalyse studiert und arbeitet freiberuflich als Entwickler und Tester. Seine Spezialisierungsrichtung ist die modellbasierte Entwicklung von Komponenten für Steuerungssysteme u.a. in der Automobilindustrie.
Sind alle Tests bestanden, werden anschließend die beim Build-Vorgang erzeugten Binärdateien gepackt und Installationspakete ausgeliefert. Im Anschluss wird noch überprüft, ob sich die Pakete in der temporär erzeugten Testumgebung selbst wieder installieren lassen und die Dienste gestartet werden können, weitere Tests können sich anschließen.
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Künstliche Intelligenz
Medizin: Führende LLMs schlagen spezialisierte kleine Sprachmodelle klar
Eine aktuelle Studie in Nature Medicine verglich spezialisierte klinische KI-Systeme (OpenEvidence und UpToDate Expert AI) mit großen Sprachmodellen (LLMs) führender KI-Unternehmen (OpenAI, Google und Anthropic). In den verschiedenen Tests innerhalb der Studie lagen diese allgemeinen LLMs vor den spezialisierten medizinischen KI-Systemen.
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Spezialisierte KI-Anwendungen für medizinische Fragen und Recherchen werden von vielen Ärztinnen und Ärzten verwendet. Anbieter versprechen dabei, dass ihre Systeme durch domänenspezifische Trainingsdaten oder Retrieval-Augmented Generation (RAG) gezielt optimiert wurden und ideal für die Anwendung in der Medizin sind.
Ein Forschungsteam aus New York (NYU Langone Health) hat nun in einer im Fachjournal Nature Medicine veröffentlichten Studie zwei spezialisierte medizinische KI-Systeme mit Allzweck-LLMs führender KI-Unternehmen verglichen. Das Ergebnis fällt deutlich aus: In allen drei untersuchten Testbereichen waren die LLMs von OpenAI, Google und Anthropic besser als spezialisierte klinische KI.
Vergleich über drei unterschiedliche medizinische Tests
Die untersuchten klinischen KI-Tools OpenEvidence und UpToDate Expert AI richten sich beide an medizinische Fachkräfte und sollen Fachfragen beantworten. Verglichen wurden diese mit den führenden LLMs GPT-5.2 (OpenAI), Gemini 3.1 Pro Preview (Google) und Claude Opus 4.6 (Anthropic). In einem Teil der Untersuchung wurde außerdem Google Search AI Overview als realitätsnaher Vergleich einbezogen, zumal diese Funktion im Alltag von Ärztinnen und Ärzten jederzeit zur Verfügung steht.
Das Studiendesign bestand aus drei Teilen. Im ersten Teil beantworteten die Systeme 500 medizinische Fragen im Stil der US-amerikanischen medizinischen Zulassungsprüfung (MedQA Benchmark). Im zweiten Teil folgten 500 Aufgaben aus HealthBench, einem Benchmark zur Bewertung medizinischer Antworten entlang ärztlicher Kriterien. Im dritten, besonders praxisnahen Teil entwickelten die Forscher einen „Real-Clinical-Queries-Benchmark (RCQ)“. Hierfür wurden 100 anonymisierte Anfragen verwendet, die Ärztinnen und Ärzte im Alltag tatsächlich an eine GPT-Instanz der NYU Langone Health gestellt hatten. Die Antworten auf diese realen klinischen Fragen wurden von zwölf US-amerikanischen Mediziner:innen verblindet und randomisiert bewertet. Bewertet wurden klinische Korrektheit, Vollständigkeit, Sicherheit und Verständlichkeit auf einer Skala von 1 bis 4. Insgesamt entstanden dadurch 1800 Modell-Frage-Bewertungen.
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Allgemeine LLMs mit besseren Ergebnissen bei medizinischem Wissen
Im klassischen medizinischen Wissensbenchmark MedQA lag Gemini mit einer Genauigkeit von 97,4 Prozent an der Spitze, während GPT-5.2 94,2 Prozent und Claude 90,2 Prozent erreichten. Die beiden spezialisierten klinischen Systeme erreichten hierbei nur 89,6 Prozent (OpenEvidence), bzw. 88,4 Prozent (UpToDate AI).
Auch im HealthBench-Test waren die allgemeinen LLMs besser. GPT-5.2 erzielte 88,0 von 100 möglichen Punkten, während Gemini 79,3 Punkte und Claude 77,0 Punkte erzielten. OpenEvidence und UpToDate Expert AI lagen mit 62,6 und 61,3 Punkten deutlich dahinter.
Die realen, anonymisierten Anfragen von Ärztinnen und Ärzten im RCQ-Benchmark konnten die allgemeinen LLMs ebenfalls besser beantworten. Sie erreichten auf der vierstufigen Bewertungsskala im Mittel 3,62 (Gemini), 3,54 (GPT-5.2) und 3,52 (Claude) Punkte, während OpenEvidence 3,24 Punkte und UpToDate Expert AI 3,17 Punkte erzielte. Google AI Overview, also die allgemeine Suchfunktion in Google mit KI-Antwort, lag mit 3,27 Punkten in etwa auf dem Niveau der medizinischen Systeme.
Die Ergebnisse widersprechen der naheliegenden Erwartung, dass medizinisch optimierte KI bei medizinischen Fragen besser sind als die allgemeineren Systeme führender Tech-Unternehmen. Die Autor:innen vermuten, dass die umfangreicheren Trainingsdaten und schnellere Entwicklungszyklen der führenden Allzweck-LLMs in vielen Aufgaben stärker ins Gewicht fallen könnten als eine nachträgliche Spezialisierung auf medizinischen Daten.
Probleme bei Vollständigkeit, Struktur und Auslassungen
In der Beurteilung der Antworten durch die Mediziner:innen fanden sich keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Systemen bezüglich Sicherheit. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Antworten der spezialisierten Systeme gleich gut waren. In Freitextanmerkungen der ärztlichen Beurteiler wurden bei OpenEvidence und Google AI Overview besonders häufig unvollständige klinische Inhalte und sicherheitsrelevante Auslassungen vermerkt. OpenEvidence fiel zudem durch vergleichsweise unübersichtliche oder schwer nachvollziehbare Antworten auf.
UpToDate Expert AI verweigerte außerdem deutlich häufiger eine Antwort als die anderen Systeme. Im RCQ-Test wurden 19 Prozent der Anfragen von UpToDate Expert AI verweigert. Bei den allgemeinen LLMs lag dieser Anteil dagegen nur zwischen einem und drei Prozent.
Warum Spezialisierung nicht automatisch hilft
Die Wissenschaftler:innen betonen, dass sie wegen der proprietären Architektur der Systeme nicht sicher erklären können, warum die klinischen Systeme schlechter abschnitten. Eine mögliche Erklärung ist, dass die wesentlich größeren, allgemeinen LLMs gerade bei Aufgaben, die medizinisches Wissen, Argumentation und verständliche Kommunikation kombinieren, von ihrer Größe und ihrem breiten Wissen profitieren. Die Studie sollte nicht als endgültiges Ranking aller Ansätze verstanden werden. Die Autor:innen weisen ausdrücklich darauf hin, dass stark spezialisierte Teilgebiete, komplexe lokale Workflows oder institutionseigene Modelle andere Ergebnisse liefern könnten.
Bedeutung für Kliniken und Regulierung
Die Ergebnisse sind für Krankenhäuser und Praxen relevant, weil spezialisierte klinische KI-Produkte oft mit institutioneller Glaubwürdigkeit auftreten. Die Studie zeigt jedoch auf, dass ein KI-System nicht automatisch besser ist, nur weil es gezielt für die Medizin entwickelt wurde. Zumindest in den untersuchten Aufgaben waren die allgemeinen Modelle von OpenAI, Google und Anthropic den klinischen KI-Systemen klar überlegen.
Für Beschaffung, Erstattung und Regulierung von Gesundheits-KI ergeben sich wichtige Konsequenzen. Entscheidend sollte sein, wie gut ein System in unabhängigen Tests und auf realistischen Aufgaben funktioniert und nicht, ob es als klinisches Spezialprodukt vermarktet wird. Die Autor:innen empfehlen daher strengere, unabhängige Evaluationen, bevor KI-Systeme breit in klinische Arbeitsabläufe integriert werden.
(mack)
Künstliche Intelligenz
Maker-Projekt: Bilder auf Platinen platzieren
In verschiedenen Projekten haben wir bereits beschrieben, wie man PCBs – Printed Circuit Boards, also geätzte Platinen – mit Onlineeditoren entwerfen und dann für kleines Geld herstellen lassen kann.
Fünf Platinen in Visitenkartengröße kosten inklusive Versand rund 5 Euro, bei größerer Stückzahl sogar unter 50 Cent pro Stück. Damit eignen sie sich auch hervorragend als Visitenkarten zum Verschenken – und genau die dienen in diesem Artikel als Beispielprojekt.
- Platinenebenen als Gestaltungsfläche nutzen
- Bilder in Farbkanäle zerlegen
- Zerlegte Bilder ins PCB-Layout importieren
Checkliste
Zeitaufwand: ca. 2 – 3 Stunden
Kosten: ab 5 Euro für 5 Platinen inkl. Versand
Material
- Platine (vom Fertiger, zum Beispiel JLCPCB)
- SMD-LEDs (Bauform 0805 mit automatischem Farbwechseleffekt)
Werkzeug
- Heizplatte für SMD-Löten
Software
Wer ein Bild möglichst originalgetreu auf einer Platine benötigt, kann sich vom Platinenfertiger einfach ein mehrfarbiges Bild per Tintenstrahldrucker aufbringen lassen. Das ist aber keine Herausforderung. Viel reizvoller ist es, seine künstlerische Gestaltungsfreiheit auf die sehr begrenzte „Palette“ der Platine einzuschränken. Wer auf eine Platine „malen“ möchte, hat sich nämlich ein äußerst herausforderndes Medium ausgesucht.
Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Maker-Projekt: Bilder auf Platinen platzieren“.
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