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Higgs-Boson: Neues Rätsel um das Gottesteilchen

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Das Higgs-Boson soll Materie Masse verleihen - aber existiert es überhaupt? Neue Daten des Genfer Teilchenbeschleunigers LHC verstärken die Zweifel. Wenn es das sogenannte Gottesteilchen tatsächlich nicht gibt, bräuchte man eine andere Erklärung dafür, was die Welt im Innersten zusammenhält.

Higgs-Boson: Jagd auf das Gottesteilchen Fotos
REUTERS

Ohne das Higgs-Boson wäre das Universum, so wie wir es kennen, kaum vorstellbar: Das mysteriöse Teilchen verleiht aller anderen Materie ihre Masse. Erst sie sorgt dafür, dass Galaxien, Sterne, Planeten und Menschen existieren können. Das Higgs-Boson ist damit sprichwörtlich das, was die Welt im Innersten zusammenhält - falls die gängige Theorie stimmt und das sogenannte Gottesteilchen überhaupt existiert.

Die Zweifel daran wachsen derzeit. Denn noch immer hat man keinen Nachweis für das Higgs-Boson gefunden. Frisch veröffentlichte Daten des Genfer Kernforschungszentrums Cern schließen jetzt einen weiteren großen Massebereich aus, in dem das Gottesteilchen bislang vermutet wurde. Zwischen 145 und 466 Gigaelektronenvolt (GeV) kann es mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit nicht existieren, haben Teilchenphysiker auf einer Konferenz in Mumbai berichtet.

Der Bereich unterhalb von 115 GeV war bei früheren Experimenten am Cern bereits ausgeschlossen worden. Nun verbleibt wahrscheinlich nur noch das Intervall von 115 bis 145 GeV. Noch im Juli sah es so aus, als habe man die ersten Spuren des Higgs-Teilchens im Bereich von 130 bis 145 GeV nachgewiesen. Doch inzwischen haben Forscher immer mehr Daten von Kollisionen gesammelt - und die Spuren haben sich als falsch erwiesen.

Die Wissenschaftler am Genfer Large-Hadron-Collider-Beschleuniger (LHC) bleiben jedoch optimistisch, dass sie schon bald einen Fahndungserfolg melden können: "Eine Entdeckung innerhalb der kommenden zwölf Monate ist fast sicher", sagt Sergio Bertolucci, Forschungsdirektor am Cern. "Wenn das Higgs-Boson existiert, werden wir es bei den Experimenten am LHC bald finden." Sollte das Teilchen nicht nachgewiesen werden, dann ergäbe sich daraus der Weg in eine neue Physik.

Ralf Bernhard von der Universität Freiburg ist von den jüngsten Daten aus Genf nicht sonderlich überrascht: "Wir werden weiter nach dem Higgs-Boson suchen, da das Standardmodell der Teilchenphysik sowieso ein leichtes Higgs-Boson um die 115 GeV bevorzugt." Man werde nun mehr Gewicht auf diesen unteren Massebereich legen.

Margaret Thatcher und das Higgs-Feld

Die Suche ist dadurch tendenziell schwieriger geworden, betont er, weil Hintergrundsignale gerade im leichten Higgs-Massebereich schwieriger vom eigentlichen Signal zu trennen sind. "Mit geringerer Energie sinkt die Nachweiswahrscheinlichkeit", ergänzt Wolfgang Mader von der TU Dresden, der eine Detektorkomponente am "Atlas"-Experiment am LHC betreut. Aber mit immer mehr Daten werde man den Massenbereich des Higgs-Bosons kontinuierlich einschränken. "Natürlich wäre es ein großartiger Erfolg, wenn wir am LHC das Higgs-Boson, so wie es im Standardmodell vorhergesagt wird, entdecken würden", sagt der Physiker.

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 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.

Das Unerwartete lockt

Zurück zum Cocktailparty-Gleichnis: Warum aber wenden sich Menschen der Ex-Premierministerin 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 Ex-Premierministerin.

Aber was geschieht, wenn die Suche am LHC tatsächlich ohne Nachweis des Gottesteilchens endet? Der Dresdner Physiker Mader würde sich sogar darüber freuen: "Ich persönlich finde es viel spannender, etwas völlig Unerwartetes zu finden." Ganz ähnlich sieht das Stefan Söldner-Rembold, der am Fermilab nahe Chicago am Tevatron-Beschleuniger forscht. "Für alle Wissenschaftler ist es immer am aufregendsten, etwas Neues und Unerwartetes zu entdecken", sagt er. Wenn das Higgs-Teilchen nicht existiert, müsste ein anderer Mechanismus seine Rolle übernehmen. "Das könnte die Tür für neue Phänomene öffnen, die wir noch nicht kennen."

Auf den Fall der Fälle sind die Forscher durchaus vorbereitet. "Theoretiker sind sehr produktiv. Für viele Szenarien gibt es bereits Modelle", sagt Söldner-Rembold. Eines könnte die sogenannte Supersymmetrie sein. "Im einfachsten Fall gibt es dann nicht eins, sondern fünf Higgs-Bosonen", erklärt der Physiker. 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. Cern-Forschungsdirektor Bertolucci bringt es auf den Punkt: "Dies sind aufregende Zeiten für die Teilchenphysik."

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
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1. ich fass es nicht....
Goinz, 23.08.2011
Zitat von sysopDas Higgs-Boson soll Materie Masse verleihen - aber existiert es überhaupt? Neue Daten des Genfer Teilchenbeschleunigers LHC verstärken die Zweifel. Wenn es das sogenannte Gottesteilchen tatsächlich nicht gibt, bräuchte man eine andere Erklärung dafür, was die Welt im Innersten zusammenhält. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,781824,00.html
Da werden Abermillionen an Steuergeldern zum Fenster rausgeschmissen, nur damit eine Horde Fachidioten in unterirdischen Bunkern nach etwas suchen koennen, das man nicht mal SEHEN kann! Hallo? Wofuer brauch ich denn bitte ein Higgs-Boson? Davon, dass sich ein paar sogenannte Wissenschaftler gegenseitig auf die Schultern klopfen kann sich keiner was kaufen. Viel besser faende ich wenn man diese hirnverbrannte Suche einfach mal einstellt und sich statt dessen darauf konzentriert, die wirklich WICHTIGEN Dinge auf der Welt in den Griff zu bekommen, wie z.B. Finanzkriese, Welternaehrung, und dann auch gleich nochmal die Steuern senkt! ICH will naemlich vor allem mehr GELD in der Tasche haben So, Ironie aus. Ich hoffe dass die meisten halbwegs empoert ueber mein Geschreibsel waren. Und die, die ERNSTHAFT was aehnliches schreiben wollten koennen ja nochmal drueber nachdenken.
2. .
donvito85 23.08.2011
Ich bin mal gespannt wie lange es dauert, bis die ersten Foristen sich über die Geldverschwendung dieses Experimentes beschweren... aber unabhängig davon bin ich gespannt wohin uns diese gesammelten Daten führen werden! Ob man in der Physik umdenken muss oder nun doch das vorrausgesagte Teilchen finden wird...
3. ...
s.s.t. 23.08.2011
Zitat von donvito85Ich bin mal gespannt wie lange es dauert, bis die ersten Foristen sich über die Geldverschwendung dieses Experimentes beschweren... aber unabhängig davon bin ich gespannt wohin uns diese gesammelten Daten führen werden! Ob man in der Physik umdenken muss oder nun doch das vorrausgesagte Teilchen finden wird...
Hat so etwa 10 Minuten gedauert. Wissenschaft ist eben Sch..., es sei den, man kann am PC sitzen und sein GPS bedienen, Handys hat auch eh keiner usw. etc. pp. Bedauerlicherweise ist Dummheit nicht strafbar.
4. --> Ich sach mal so: ...
Boy_Kott, 23.08.2011
Zitat von sysopDas Higgs-Boson soll Materie Masse verleihen - aber existiert es überhaupt? Neue Daten des Genfer Teilchenbeschleunigers LHC verstärken die Zweifel. Wenn es das sogenannte Gottesteilchen tatsächlich nicht gibt, bräuchte man eine andere Erklärung dafür, was die Welt im Innersten zusammenhält. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,781824,00.html
Ich sach mal so: mit dem "Higgs-Boson" ist das wie mit den "Leerverkäufen und HedgeFonds" und dem anderen Börsenkram: ohne das hätte es auch keinen Markt gegeben! Wie war es denn vor diesen "Börsen"? Dunkel, nur noch schwarz, kein Licht, kein Tunnel, kein Weltall! Also, findet das Ding! Das gibt es! Gott hat es so gewollt!
5. Theorie ist grau
Bundeskanzler Ackermann 23.08.2011
Alle Theorien zur subatomaren Welt sind in meinen Augen hoch spekulativ. Vermutlich lachen in hundert Jahren die Wissenschaftler darüber, was wir gerade für Irrwege beschreiten.
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Gottesteilchen: Überraschend leicht

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LHC-Start: Existiert das Higgs-Boson?
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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