Wissen

Unsichtbar und rasend schnell Wird die Higgs-Theorie bestätigt?

32536903.jpg

Die Illustration zeigt den Zerfall eines fiktiven Higgs-Boson.

(Foto: picture alliance / dpa)

Noch ist alles "topsecret": Das Forschungszentrum Cern in Genf will am Mittwoch die aktuellen Ergebnisse der Tests im größten Teilchenbeschleuniger der Welt präsentieren. Wenn tatsächlich die Existenz des Higgs-Teilchens bestätigt wird, ist das für die Teilchenphysik eine Sensation.

Nach dem mysteriösen Higgs-Teilchen suchen Wissenschaftler auf der ganzen Welt seit Jahrzehnten. Forscher vom Forschungszentrum Fermilab in den USA stehen nach eigenen Angaben kurz vor dem Durchbruch, wollen jedoch noch auf die Testergebnisse der Forscher des weltgrößten Teilchenbeschleunigers LHC des Cern in Genf warten, die am Mittwoch vorgestellt werden sollen. Teilchenphysiker und Interessierte warten gespannt auf die Resultate, die bisher wie ein Staatsgeheimnis gehütet werden.

32533923.jpg

Das Tevatron in Batavia in Illinois wurde am 30. September 2011 abgeschaltet.

(Foto: picture alliance / dpa)

Bestätigen die Cern-Forscher die Existenz von Higgs-Teilchen, die wegen ihrer universellen Bedeutung auch als "Gottesteilchen" bezeichnet werden, wäre das eine der bedeutendsten wissenschaftlichen Errungenschaften der vergangenen hundert Jahre. Auf dieser Grundlage können wesentliche Teilfragen zur Entstehung des Universums und zum Urknall beantwortet werden. Higgs-Teilchen oder auch Higgs-Bosonen sind die letzten bisher nicht nachgewiesenen Elementarteilchen im Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Mit der Bestätigung ihrer Existenz erhält dieses Standardmodell seine Gültigkeit. Es wäre außerdem geklärt, wie Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen. Zudem kann ein grundlegendes Geheimnis im Aufbau der Materie gelüftet werden.

Ein ganzes Feld von Higgs-Teilchen

Die Higgs-Teilchen wurden nach dem Physiker Peter Higgs benannt, der 1964 mit seinem Forscherteam eine grundlegende Theorie zu den Elementarteilchen entwickelte. Dieser liegt ein einfacher Mechanismus zugrunde, der erklärt, was Higgs-Teilchen bewirken können. Im Universum bzw. im leeren Raum sollen die Higgs-Teilchen ein unsichtbares Feld bilden. Masselose Elementarteilchen werden von dem Higgs-Feld gebremst. Durch diese spezielle Kraft des universalen Higgs-Feldes bekommt das Teilchen schließlich eine Masse.

Das Elementarteilchen hat umso mehr Masse, je stärker es auf das unsichtbare Feld reagiert. Je mehr Masse das Teilchen aber hat, umso leichter kann es das Higgs-Feld seinerseits in Schwingungen versetzen - und an diesem Punkt kommt das Higgs-Teilchen ins Spiel: Denn diese Schwingungen äußern sich der Theorie zufolge physikalisch in der Erzeugung von Higgs-Bosonen. Mit der Entdeckung des Higgs-Bosons wäre also auch die Existenz des Higgs-Feldes nachgewiesen.

Massenhafte Messdaten

Allein am US-amerikanischen Fermilab wurden für diesen Nachweis nach eigenen Angaben hundert Billionen Experimente in mehr als einem Jahrzehnt im Tevatron-Beschleuniger, der 2011 stillgelegt wurde, analysiert. Im LHC in Genf sind gleich zwei Forscherteams auf der Suche nach dem Higgs-Boson. Die Europäer verfügen durch den modernen LHC (Large Hadron Collider) über das fast vierzigfache Datenmaterial der US-Amerikaner.

Die Daten der US-Forscher siedeln das Higgs-Boson in einem Massebereich zwischen 115 und 135 Gigaelektronenvolt (GeV) an. In etwa diesem Bereich war auch das Europäische Teilchenforschungszentrum Cern bei Genf auf Hinweise gestoßen. Physiker geben die Masse von Elementarteilchen häufig als Energieäquivalent an - die übliche Einheit dafür ist das Elektronenvolt (eV).

Direkt beobachten lässt sich das Higgs-Teilchen nicht. Sein Nachweis ist nur über seine Zerfallsprodukte möglich. Am LHC werden dafür nahezu lichtschnelle Wasserstoffkerne (Protonen) aufeinandergeschossen. Bei den Kollisionen entstehen etliche Folgeteilchen, aus denen das Higgs herausgefiltert werden muss, sofern es dieses überhaupt gibt.

Quelle: ntv.de, jze/dpa/AFP