Meilenstein in der Physik Forscher beobachten erstmals Zerfall von Higgs-Teilchen in Bottom-Quarks

Das Higgs-Boson verleiht anderen Elementarteilchen ihre Masse. Aber was entsteht, wenn das Teilchen selbst zerfällt? Forscher haben dabei nun erstmals zwei Bottom-Quarks beobachtet.
Illustration des Higgs-Zerfalls

Illustration des Higgs-Zerfalls

Foto: Cern/dpa

Vor sechs Jahren gelang Physikern in Genf mit dem Nachweis des seit Jahrzehnten gesuchten Higgs-Bosons eine Sensation - nun verkündeten sie einen neuen Meilenstein (hier  und hier ).

Laut den Mitteilungen konnten sie erstmals den Zerfall eines Higgs-Bosons in zwei sogenannte Bottom-Quarks nachweisen. "Diese Beobachtung ist ein Meilenstein in der Untersuchung des Higgs-Bosons", sagte Karl Jakobs, Leiter des "Atlas"-Experiments am Forschungszentrum Cern. Der Versuch bestätigt nach den Angaben das Standardmodell der Teilchenphysik. Quarks sind elementare Bauteile des Universums. Die Forscher haben ihre Ergebnisse nun zur Publikation in einer Fachzeitschrift eingereicht.

Neben dem "Atlas"- war auch das "CMS"-Projekt beteiligt, das ebenfalls am größten Teilchenbeschleuniger der Welt bei der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) in Genf angesiedelt ist. Dort werden im Large Hadron Collider (LHC) Protonen mit bisher unerreichten Energien aufeinander geschossen und dabei entstehende Teilchen detektiert.

CMS-Detektor am Cern

CMS-Detektor am Cern

Foto: Richard Juilliart / AFP

So wurden auch Higgs-Bosonen erstmals 2012 am Cern experimentell nachgewiesen - fast 50 Jahre, nachdem der Physiker Peter Higgs sie theoretisch beschrieben hatte. Der Nachweis der Teilchen galt als Beweis des Higgs-Feldes. Es ist allgegenwärtig und verleiht bis auf wenige Ausnahmen allen Objekten eine Masse (mehr dazu lesen Sie hier). Der Nachweis des Zerfalls von Higgs-Bosonen in Bottom-Quarks, wie es das Standardmodell vorhersagt, stand aber noch aus.

Bottom-Quarks entstehen nicht nur beim Higgs-Zerfall

Das Problem dabei ist, dass Bottom-Quarks auch auf anderen Wegen entstehen können. Um den Zerfall des Higgs-Bosons von diesen "Hintergrundgeräuschen" zu trennen, wiederholten die Forscher ihr Experiment immer wieder.

In diesen Daten schließlich die beim Higgs-Zerfall entstehenden Bottom-Quarks nachzuweisen, sei nur mithilfe moderner Maschinenlerntechniken möglich gewesen, so CMS-Leiter Joel Butler.

Für ihr Experiment bestimmten die Forscher außerdem exakt die Bahnen der bei der Kollision entstehenden Teilchen. Bottom-Quarks fliegen nur wenige Millimeter, bevor sie wieder zerfallen. Die Forscher wollten also genau wissen, wo sie nach ihnen suchen müssen.

Im Video: Das Higgs-Teilchen - Wie funktioniert unser Universum?

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Das Cern hat bereits den Grundstein für einen Ausbau der größten Forschungsmaschine der Welt gelegt. Ab 2025 sollen noch mehr Protonenkollisionen erzeugt werden, um die Grenzen der bislang bekannten Physik zu sprengen.

Anmerkung: Eine frühere Version dieses Artikels war überschrieben mit "Forscher beobachten erstmals Zerfall von Higgs-Teilchen". Tatsächlich neu ist, dass erstmals der Zerfall eines Higgs-Bosons in zwei sogenannte Bottom-Quarks nachgewiesen werden konnte. Wir haben die Zeile entsprechend präzisiert.

jme/dpa
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