Higgs-Boson: Forscher nähern sich dem Teilchen Gottes

Von

Einen Beweis gibt es noch nicht, doch der Durchbruch könnte bevorstehen: Neue Daten des Forschungszentrums Cern legen nahe, dass es tatsächlich ein sogenanntes Gottesteilchen gibt, das lange gesuchte Higgs-Boson. Wie es funktioniert, zeigt ein Gleichnis - mit Maggie Thatcher in der Hauptrolle.

Higgs-Boson: Die Spur des Gottesteilchens Fotos
AFP

Genf/Berlin - Dass es kein Spaziergang wird, wussten die Wissenschaftler am Genfer Kernforschungszentrum Cern von Anfang an. Erst gab es technische Probleme am Beschleuniger LHC - monatelang stand die teuerste, je von Menschen gebaute Maschine still. Nun läuft sie seit zwei Jahren stabil. Immer wieder werden Bleikerne oder Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander geschossen, und immer wieder werden die Kollisionsprodukte untersucht.

Doch die Entdeckung des Higgs-Boson können die Teilchenphysiker immer noch nicht vermelden. Seit Jahrzehnten fahnden sie nach dem sogenannten Gottesteilchen, das Materie Masse verleihen soll. Am heutigen Dienstag präsentierten die Forscher in Genf eine Zwischenbilanz ihrer Arbeit - und die dürfte manchen enttäuscht haben.

Inzwischen liegen zwar deutlich mehr Daten vor als bei der letzten Präsentation im Sommer. Für einen Beweis der Existenz des Gottesteilchens reichen diese jedoch nicht aus - und auch nicht für die Widerlegung seiner Existenz.

Immerhin konnten die Forscher das Masseintervall weiter einschränken, in dem sich das mysteriöse Teilchen wahrscheinlich befindet. Noch im August galten 115 bis 145 Gigaelektronenvolt (GeV) als wahrscheinlicher Bereich. Nun ergaben Experimente mit dem Atlas-Detektor am Teilchenbeschleuniger, dass der Bereich zwischen 116 und 130 GeV liegen muss. Mit dem anderen großen Detektor CMS kamen die Physiker auf einen Bereich von 115 bis 127 GeV.

Beim genauen Blick auf die Daten haben die Forscher womöglich sogar schon die ersten Konturen des Gottesteilchens beobachtet. Fabiola Gianotti, Sprecherin des Atlas-Experiments, berichtete über "eine Vielzahl von Events" im Bereich von 125 GeV. "Dahinter könnten Fluktuationen stecken, oder es handelt sich um etwas noch Interessanteres", erklärte die Forscherin. "Das wäre eine hübsche Region für das Higgs-Boson." Derzeit könne man nichts ausschließen. "Wir müssen das weiter untersuchen und brauchen mehr Daten." Sie sei guter Hoffnung, dass man das Puzzle im Jahr 2012 lösen könne.

Das Phantom

Gianottis Kollegen vom CMS-Experiment fanden auffällige Signaturen ganz in der Nähe bei 124 GeV. "Die statistische Signifikanz reicht jedoch noch nicht aus, um definitive Aussagen zu machen", sagte CMS-Sprecher Guido Tonelli. Was man bislang beobachtet habe, könne sowohl mit Hintergrund-Fluktuationen, also dem Zufall, oder der Existenz des Higgs-Boson erklärt werden. Tonelli rechnet wie Gianotti im Jahr 2012 mit endgültigen Antworten.

Letztlich geht es darum, durch eine Vielzahl weiterer Messungen die Statistik der Messdaten beider Experimente immer weiter zu verbessern. Ziel sind Aussagen mit einer Sicherheit von 99,9999 Prozent. Das bedeutet, dass die Messungen nur mit einer Wahrscheinlichkeit von eins zu einer Million durch zufällige Fluktuationen erklärt werden können.

"Ich finde es fantastisch, dass wir erste Ergebnisse haben", sagte Cern-Chef Rolf-Dieter Heuer. "Das Fenster wird immer schmaler." Zugleich warnte der Physiker aber vor allzu großer Euphorie: "Wir haben das Higgs-Boson bislang noch nicht gefunden."

Das Party-Gleichnis

Was hinter dem Higgs-Mechanismus steckt, hat der Londoner Physiker David Miller mit seinem Cocktailparty-Gleichnis veranschaulicht. Die Teilnehmer einer politischen Feier sind gleichmäßig im Raum verteilt. Plötzlich kommt die damalige Premierministerin Margaret Thatcher herein. Sie läuft durch die Menge, sofort bildet sich eine Traube um sie. Sie kann den Raum nicht einfach so durchqueren wie ein Photon, denn Thatcher hat eine große Masse. Wenn sie weiterläuft, treten Partyteilnehmer, denen sie sich nähert, auf sie zu. Andere, von denen sie sich entfernt, wenden sich von ihr ab und wieder ihren ursprünglichen Gesprächspartnern zu.

Der Higgs-Mechanismus ist nichts anderes als ein Hintergrundfeld, das erfunden wird, um Teilchen Masse zu verleihen. Bewegen sich die Teilchen durch das Feld, wird das Feld um sie herum verzerrt.

Warum aber wenden sich Menschen der Premierministerin überhaupt zu? Weil sie von ihrem Nebenmann gesagt bekommen: "Guck mal, wer da gekommen ist." Es ist das Getuschel, das die Zusammenballung auslöst. Es verleiht Margaret Thatcher Masse - und so gesehen ist das Getuschel im Raum nichts anderes als das gesuchte Higgs-Boson. Es wandert durch den Raum - als Zusammenballung von Menschen, und mittendrin ist die Premierministerin.

Noch ist alles möglich

Bislang nicht ausgeschlossen ist die Möglichkeit, dass das Higgs-Boson gar nicht existiert. Mancher Forscher hofft sogar insgeheim darauf, weil es dann ja einen anderen, womöglich völlig unerwarteten Mechanismus geben müsste, der Teilchen Masse verleiht. Für diesen Fall gibt es sogar schon Modelle. Eines könnte die sogenannte Supersymmetrie sein. "Im einfachsten Fall gibt es dann nicht eins, sondern fünf Higgs-Boson", erklärt Stefan Söldner-Rembold, der am Fermilab nahe Chicago am Tevatron-Beschleuniger forscht. Diese hätten dann jedoch andere Eigenschaften als das eine Gottesteilchen, nach dem derzeit am LHC intensiv gefahndet wird.

Denkbar sind aber auch Modelle mit zusätzlichen Dimensionen, die aus der Stringtheorie kommen. "Diese Extradimensionen spielen in der makroskopischen Welt, wie wir sie kennen, keine Rolle, im Bereich mikroskopischer Teilchen sind sie jedoch wichtig", betont Söldner-Rembold.

Diesen Artikel...
  • Aus Datenschutzgründen wird Ihre IP-Adresse nur dann gespeichert, wenn Sie angemeldeter und eingeloggter Facebook-Nutzer sind. Wenn Sie mehr zum Thema Datenschutz wissen wollen, klicken Sie auf das i.
  • Auf anderen Social Networks teilen

Forum - Diskutieren Sie über diesen Artikel
insgesamt 272 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    
1. Forschungsmittel
voooodoooo 13.12.2011
Zitat von sysopEinen Beweis gibt es noch nicht, doch der Durchbruch könnte bevorstehen: Neue Daten des Forschungszentrums Cern legen nahe, dass es tatsächlich ein sogenanntes Gottesteilchen gibt, das lange gesuchte Higgs-Boson. Wie es funktioniert, zeigt ein Gleichnis - mit Maggie Thatcher in der Hauptrolle. Higgs-Boson: Forscher nähern sich dem Teilchen Gottes - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft (http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,803404,00.html)
müssen weiter fliessen, das ist das wichtigste
2. Dümmlich
kanadasirup 13.12.2011
"Gottes-Teilchen". Wenn ich das schon lese wird mir schlecht. Immer diese unsägliche Verquickung von Wissenschaft mit Religion. Können wir nicht einfach bei Higgs-Teilchen bleiben?
3. Nicht mehr alles möglich!
AntiDe 13.12.2011
Zitat von sysopNoch ist alles möglich Bislang nicht ausgeschlossen ist die Möglichkeit, dass das Higgs-Boson gar nicht existiert.
Nein, es ist eben nicht mehr alles möglich. Nach den jüngsten Daten ist ein SM-Higgs in der Nähe von 125 GeV praktisch sicher, auch wenn sich die CERN-Leute auf der Pressekonferenz noch in Understatement üben. Firm Evidence Of A Higgs Boson At Last! (http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/firm_evidence_higgs_boson_last-85478)
4. Hab da noch gewisse Zweifel
Websingularität 13.12.2011
Zitat von sysopEinen Beweis gibt es noch nicht, doch der Durchbruch könnte bevorstehen: Neue Daten des Forschungszentrums Cern legen nahe, dass es tatsächlich ein sogenanntes Gottesteilchen gibt, das lange gesuchte Higgs-Boson. Wie es funktioniert, zeigt ein Gleichnis - mit Maggie Thatcher in der Hauptrolle. Higgs-Boson: Forscher nähern sich dem Teilchen Gottes - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft (http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,803404,00.html)
Hmm... Higgs verleiht Masse. Und wie erklärt sich dann die relativ. Massenzunahme? Mehr Higgsteilchen? Und die Äquivalenz Masse~Energie? Und überhaupt ist dieses Maggie Thatcher Beispiel für Laien wie mich total verwirrend. Denn bewegte Massen verharren in ihrem Bewegungszustand (Massenträgheit). Wie soll ein Higgs-Feld das Teilchen "ausbremst" bzw. die Gäste welche sich vor M.Thatcher werfen, die Massenträgheit erklären? Also das Fortschreiten der Masse. Dieses Higgs-Teilchen, sofern es existieren sollte, muss viele Phänomene erklären können. Selbst nach der Entdeckung werden wohl weiterhin Zweifel bestehen. Für mich ist es die Mondlandung der Teilchenphysik. Allein weil sich die Ergebnisse solcher "Großprojekte" schwer überprüfen lassen. Es sind politische Großprojekte, Arbeitsbeschaffungsmaßnahmen für Tunnelbauer, Ausstellungen, etc. Vielleicht würde ich mich sogar überzeugen lassen, wenn es eine verständliche Erklärung gäbe.
5. Ja, vielleicht
dark_pinguin 13.12.2011
Zitat von AntiDeNein, es ist eben nicht mehr alles möglich. Nach den jüngsten Daten ist ein SM-Higgs in der Nähe von 125 GeV praktisch sicher, auch wenn sich die CERN-Leute auf der Pressekonferenz noch in Understatement üben.
... falls es existiert ;)
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    
News verfolgen

HilfeLassen Sie sich mit kostenlosen Diensten auf dem Laufenden halten:

alles aus der Rubrik Wissenschaft
Twitter | RSS
alles aus der Rubrik Natur
RSS
alles zum Thema Higgs-Boson
RSS

© SPIEGEL ONLINE 2011
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH



  • Drucken Senden
  • Nutzungsrechte Feedback
  • Kommentieren | 272 Kommentare
Fotostrecke
Cern: Higgs-Sucher auf der Zielgeraden

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.