Beschleuniger LHC: Heiße Spur zum Gottesteilchen

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Ist das der Durchbruch bei der Suche nach dem Higgs-Boson? Mit großer Wahrscheinlichkeit haben Forscher am Cern ein Partikel entdeckt, bei dem es sich um das sogenannte Gottesteilchen handeln dürfte. Doch für einen zweifelsfreien Beweis reichen die Messdaten wohl nicht.

Cern: Die Jagd nach dem Higgs-Teilchen Fotos
CERN

Berlin - Die Spannung steigt: An diesem Mittwoch wollen Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern in Genf ihre neuesten Erfolge bei der Jagd nach dem Higgs-Teilchen verkünden. Seine Entdeckung würde als direkter Nachweis für das sogenannte Higgs-Feld gelten, das Materie ihre Masse verleiht. Es wäre ein Meilenstein der Physik: Die Forscher könnten dann buchstäblich verstehen, was die Welt im Innersten zusammenhält.

Gerüchte darüber, dass der Nachweis des Higgs-Bosons kurz bevorstehe, kursieren bereits seit Wochen. Offiziell darf keiner der beteiligten Forscher die Ergebnisse vorab ausplaudern. Doch immer mehr Details sind inzwischen durchgesickert - etwa dass das Teilchen eine Masse von 125 Gigaelektronenvolt habe.

Von einer wirklichen Entdeckung möchte aber bislang noch niemand sprechen, denn offenbar ist die Statistik dafür nicht gut genug. Teilchenphysiker haben sich auf ein strenges Kriterium geeinigt: Die Wahrscheinlichkeit, dass die beobachteten Signale Zufall sind, darf nur etwa eins zu zwei Millionen betragen - erst dann ist offiziell von einer Entdeckung die Rede. Wie SPIEGEL ONLINE aus Kreisen der beteiligten Wissenschaftler erfuhr, liegt die Fehlerwahrscheinlichkeit bei den aktuellen Messdaten bei rund eins zu einer Million.

Was die Teilchenphysiker derzeit am Cern tun, kann man durchaus mit dem Werfen von Würfeln vergleichen. Sie wiederholen das Experiment immer wieder aufs Neue, um auszuschließen, dass die Ergebnisse reiner Zufall sind. Um nachzuweisen, dass ein Würfel nicht manipuliert ist, also alle sechs Seiten gleich wahrscheinlich auftreten, braucht man viele Würfe. Zwölf Versuche reichen auf keinen Fall, auch nicht hundert, eher Tausende oder Hunderttausende. Je mehr Würfe, desto besser ist die Statistik.

Vier Gleichungen für ein Teilchen

Physiker glauben, dass das Higgs-Feld das gesamte Universum durchdringt. Es wechselwirkt mit Materie und erzeugt damit quasi deren Masse. Higgs-Bosonen entstehen, wenn sich schwere Elementarteilchen extrem schnell durch das Higgs-Feld bewegen. Sie sollten bei den Kollisionen am LHC-Beschleuniger in Genf produziert werden.

Das Higgs-Teilchen hat nach dem Standardmodell der Teilchenphysik keine elektrische Ladung. Seine Masse konnte bisher noch nicht genau bestimmt werden. Forschern ist es aber gelungen, den Massebereich des Teilchens schrittweise immer weiter einzugrenzen.

Seinen Namen verdankt der Partikel dem Physiker Peter Higgs. Anderthalb Seiten lang war der Fachartikel, den er 1964 beim Fachblatt "Physical Review Letters" einreichte. Ganze vier Gleichungen fanden sich in dem Text, in dem Higgs einen mathematischen Kniff beschrieb, der Teilchen Masse verlieh - ein bis dahin in der Theorie ungelöstes Problem. Der schottische Physiker, in Wissenschaftlerkreisen damals unbekannt, hatte damit die schon als etwas verstaubt geltende Quantenfeldtheorie für Elementarteilchen weiterentwickelt.

Suche geht weiter

Die Gutachter des renommierten Fachblatts hielten zunächst wenig von der Idee. Im ersten Anlauf wurde der Artikel glatt abgelehnt. "Die fanden, das habe nichts mit Physik zu tun", sagte Higgs im Jahr 2000 im Gespräch mit dem SPIEGEL. Erst in einer zweiten Fassung stimmte die Zeitschrift dem Abdruck schließlich zu. Kurze Zeit später war Higgs' Theorie in aller Munde. Das nach ihm benannte Boson wird auch "Gottesteilchen" genannt - denn hätte Materie keine Masse, könnte sie sich auch nicht zu Galaxien, Planeten oder Lebewesen zusammenfinden.

Die Fahndung nach dem sogenannten Gottesteilchen ist auch deshalb so schwierig, weil bei den Kollisionen am LHC-Beschleuniger nicht immer dieselben Prozesse ablaufen. Das Higgs-Teilchen kann laut dem Standardmodell der Teilchenphysik in verschiedene Produkte zerfallen, zum Beispiel in zwei Photonen oder in ein Z-Boson und ein virtuelles Z-Boson. Diese beiden Zerfallsmodi wurden in den vergangenen Monaten von den Forschern am Cern intensiv untersucht.

Doch es gibt auch andere Zerfallsmodi, etwa Fermionen, die sich am LHC-Beschleuniger nicht so leicht beobachten lassen. Erst wenn all diese laut dem Standardmodell möglichen Prozesse nachgewiesen sind, können die Wissenschaftler sicher sein, dass ihr Modell tatsächlich stimmt. Ansonsten wäre es auch denkbar, dass man am Cern ein bislang unbekanntes Teilchen entdeckt hat, das dem hypothetischen Higgs-Boson ähnelt. "Es ist, als ob man aus der Ferne ein bekanntes Gesicht entdeckt", erklärte Cern-Generaldirektor Rolf Heuer. "Manchmal muss man genauer hinsehen, um herauszufinden, ob es wirklich der beste Freund ist oder nur sein Zwilling."

Um diese anderen Zerfallsprodukte nachweisen zu können, benötigen die Wissenschaftler noch deutlich mehr Messdaten. Die Suche nach dem Higgs-Boson ist also noch lange nicht beendet.

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insgesamt 132 Beiträge
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1. Wie das Physik Journal heute auf Facebook postet:
malaclypse_the_younger 03.07.2012
"Higgs-Teilchen kurz vor Entdeckung - oder ist doch alles ganz anders?" - "Aufregung um die Entdeckung des Higgs-Teilchens" - "Wurde Higgs-Boson (das Gottesteilchen) gefunden?" - "Gottes-Teilchen Higgs-Boson entdeckt?" - "Stehen Forscher vor Durchbruch bei den «Gottesteilchen»?" - Herrlich, dieser Schlagzeilenreigen, solange noch nicht wirklich etwas passiert ist. (AP) Abgesehen davon muss ich mich als ehemaliger Physiker am LHC jedesmal, wenn ich in den Medien lese, das Higgs-Boson würde auch Gottesteilchen genannt werden, fragen "Von Wem???".
2. Bitte nicht schon wieder..
juergw. 03.07.2012
Zitat von sysopIst das der Durchbruch bei der Suche nach dem Higgs-Boson? Mit großer Wahrscheinlichkeit haben Forscher am Cern ein Partikel entdeckt, bei dem es sich um das sogenannte Gottesteilchen handeln dürfte. Doch für einen zweifelsfreien Beweis reichen die Messdaten wohl nicht. Gottesteilchen: Higgs-Boson zeigt im LHC sein Gesicht - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,842319,00.html)
die Gottesteilchen-hatten wir doch letztens erst.Sommerzeit=saure Gurken Zeit?Was macht die Gurkenernte im Spreewald ?
3. Schon wieder
crocodil 03.07.2012
was Neues vom CERN. Kriegt der Autor vielleicht auch noch Forschungsgelder aus der BRD , um lfd. so ein "postives" Erscheinungsbild zu verbreiten. Aber was soll`s, Reklame ist alles, um wieder weitere Förderungsgelder aus der EU zu erhalten. Sollen die sich in CERN mal lieber um die kontrollierte Kernfusion Gedanken machen....
4. Ein Teilchen von Ihn?
calunga 03.07.2012
Zitat von sysopIst das der Durchbruch bei der Suche nach dem Higgs-Boson? Mit großer Wahrscheinlichkeit haben Forscher am Cern ein Partikel entdeckt, bei dem es sich um das sogenannte Gottesteilchen handeln dürfte. Doch für einen zweifelsfreien Beweis reichen die Messdaten wohl nicht. Gottesteilchen: Higgs-Boson zeigt im LHC sein Gesicht - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,842319,00.html)
Geht nicht, er existiert lediglich in den Köpfen der Gläubigen und da soll er auch bleiben. Ich plädiere für Umbenennung, vieleicht auf: Das Schwarze unterm Fingernagel! LOL
5. Das ist kein Higgs-Boson!
Websingularität 03.07.2012
Bei der Kollision sind Sommerlöcher entstanden, welche sich durch die Medienlandschaft ausbreiten.
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Higgs-Boson: Gottesteilchen aus der Gerüchteküche

Die Grundkräfte der Natur
Fundamentale Wechselwirkungen
Sie sind buchstäblich das, was die Welt im Innersten zusammenhält: die Grundkräfte der Natur. Sie sind die Basis aller physikalischen Vorgänge, ohne sie wäre unser Universum nicht denkbar. Die Wissenschaft kennt vier dieser Kräfte, die auch fundamentale Wechselwirkungen genannt werden. Seit Jahrzehnten fahnden Wissenschaftler auch nach einer fünften - bisher allerdings ergebnislos.
Die Gravitation
Isaac Newton hat im 17. Jahrhundert die Schwerkraft erstmals mathematisch beschrieben. Sie besitzt eine unendliche Reichweite, lässt sich - anders als andere Grundkräfte - nicht abschirmen und wirkt vor allem auf große Distanzen. Planeten, Sterne und ganze Galaxien werden maßgeblich von ihr gesteuert. Dennoch ist sie die schwächste aller Fundamentalkräfte. Ein Mensch etwa - obwohl im Vergleich zur Erde winzig klein - kann die Schwerkraft zumindest kurzzeitig spielend mit seiner Körperkraft überwinden.
Die elektromagnetische Kraft
Sie ist neben der Gravitation die zweite Kraft, der schon früh der Rang eines allgemeinen Naturgesetzes gegeben wurde. Auf ihr basieren die meisten Alltagsphänomene: Wenn eine Glühbirne dank Strom Licht erzeugt, wenn Magneten sich anziehen, wenn Substanzen chemisch miteinander reagieren ist die elektromagnetische Wechselwirkung die Basis des Geschehens. Die Teilchen, durch die sie vermittelt wird, sind die Photonen.
Die starke Kernkraft
Die Kernkräfte wurden erst im 20. Jahrhundert mit der Entdeckung von Atomkernen und Radioaktivität beschrieben. Nach dem Standardmodell der Elementarphysik besteht ein Atomkern aus Neutronen und Protonen, die sich wiederum aus Quarks zusammensetzen. Die starke Kernkraft, auch starke Wechselwirkung genannt, hält diese Quarks zusammen - und damit auch die Atomkerne. Sie wird durch Gluonen vermittelt.
Die schwache Kernkraft
Die schwache Wechselwirkung ist die Grundlage einiger radioaktiver Zerfallsprozesse und spielt auch eine Rolle bei der Kernfusion, die etwa im Innern von Sternen abläuft. Sie besitzt wie auch die starke Kernkraft nur eine kurze Reichweite.

Die schwache Kernkraft sagt auch die Existenz des sogenannten Higgs-Bosons voraus, das der Theorie zufolge allen anderen Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Der Partikel, auch "Gottesteilchen" genannt, wurde bisher aber noch nicht direkt beobachtet. Weltweit fahnden Forscher intensiv nach dem Teilchen. Mit Hilfe großer Teilchenbeschleuniger wie dem Large Hadron Collider (LHC) in Genf könnte es schon bald nachgewiesen werden.
Die fünfte Kraft
Seit Jahrzehnten fahnden Wissenschaftler nach einer fünften Kraft. Sie soll ähnlich schwach sein wie die Gravitation und auf Objekte aller Art wirken. Doch experimentell ließ sich die fünfte Fundamentalkraft - trotz einiger Versuche insbesondere in den späten achtziger Jahren - nicht schlüssig belegen.
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