Die Kraft im Innersten

Teilchenphysiker finden Hinweise auf das lang gesuchte Higgs-Boson

Genf - Am Genfer CERN haben Teilchenphysiker erste Hinweise auf das lang gesuchte Higgs-Boson gefunden – bislang ist noch nicht einmal bewiesen, dass das Elementarteilchen überhaupt existiert.

Das Higgs-Boson ist ein scheuer Geselle – und bislang ist noch nicht einmal bewiesen, dass das Elementarteilchen überhaupt existiert. Doch nun ist es den Physikern am europäischen Kernforschungszentrum CERN im schweizerischen Genf immerhin gelungen, deutliche Hinweise auf das Teilchen zu finden. Wie die Sprecher am Dienstag mitteilten, konnte die wahrscheinliche Masse des Higgs-Bosons weiter eingegrenzt werden. Zudem fanden die CERN-Forscher eine Häufung von Messdaten, die vielleicht so etwas wie ein erstes Blinken des lange gesuchten Teilchens sein könnten. Nun sollen weitere Experimente folgen. „Wir können erwarten, das Puzzle in 2012 zu lösen“, erklärte CERN-Sprecherin Fabiola Gianotti.

Die Physiker der Universität Göttingen verfolgten die Präsentation mit besonderem Interesse. Denn auch die Niedersachsen sind an den Experimenten im Teilchenbeschleuniger LHC beteiligt. „Wir haben die Veranstaltung alle gemeinsam in unserem Seminarraum verfolgt“, berichtet Prof. Arnulf Quadt, der das Institut für Teilchenphysik leitet.

Dass das Higgs-Boson, auch „Gottesteilchen“ genannt, so viel Aufmerksamkeit auf sich zieht, liegt daran, dass es der fehlende Baustein im Standardmodell der Teilchenphysik ist. Man weiß zwar schon lange, dass alle Organismen und Materialien im Universum aus Elementarteilchen wie Elektronen und Protonen aufgebaut sind. Der Schönheitsfehler: Alle diese Teilchen haben eine Masse. Die Basisgleichung des Standardmodells der Elementarteilchenphysik verlangt aber Partikel ohne Masse.

Um dieses Problem zu bereinigen, entwickelten Physiker wie der heute 82-jährige Brite Peter Higgs in den sechziger Jahren die Theorie eines überall vorhandenen Feldes. Dieses funktioniert wie ein Prominenter, der auf einer Cocktailparty auftaucht, bei der die Gäste gleichmäßig im Raum verteilt sind. Wo immer der VIP entlanggeht, zieht er Menschen an, sodass er beständig eine Gruppe um sich schart. Übertragen auf die Teilchenphysik heißt das: Auch ein masseloses Partikel kann wie der Promi die Gäste im Higgs-Feld Masse an sich binden. Dabei entsteht theoretisch ein weiteres Elementarteilchen, das Higgs-Boson.

„Der Schlüssel zur Erforschung des Higgs-Bosons ist dessen Masse“, erklärt Quadt. Kennt man die Masse, lassen sich genug Higgs-Bosonen für weitere Untersuchungen erzeugen. In den vergangenen Jahren haben Physiker auch am CERN nach der Ausschlussmethode die wahrscheinlichste Masse gesucht. „Das noch erlaubte Messfenster ist jetzt kleiner geworden, und in diesem Fenster wurden auch Ereignisse gemessen“, sagt Quadt. Der noch mögliche Massebereich für das Higgs-Boson liegt nun zwischen 115 und 130 Gigaelektronenvolt (GeV).

Der Theorie zufolge entstehen Higgs-Bosonen bei der Kollision zweier Protonen, die dabei in kleinere Teilchen zerfallen. „Das ist, als ob man ein trockenes Brötchen an die Wand wirft und es zerbröselt“, beschreibt es Quadt. „Wir vermessen die Teilchen, die im LHC-Beschleuniger beim Zusammenstoß zweier Protonen entstehen.“ Die allerdings sind nicht so stabil wie Brötchenkrümel. Sie zerfallen in kürzester Zeit in unterschiedliche Teil-Bosonen. „Wir suchen nach den charakteristischen, theoretisch vorhergesagten Zerfallsmustern“, sagt Quadt. Die könnten beweisen, dass es das Higgs-Boson gibt.

In diesem Zusammenhang interessante Ereignisse wurden jetzt auch im Genfer LHC gemessen. Doch für den Beweis der Existenz oder Nichtexistenz des Higgs-Bosons reiche es noch nicht, betont Sprecherin Gianotti. „Die Häufung kann auf eine Schwankung hinweisen, aber auch etwas Interessanteres bedeuten“, sagt sie. „Wir brauchen mehr Studien und mehr Daten.“ In den nächsten Monaten soll daher verstärkt an dem Projekt gearbeitet werden.

Arnulf Quadt und seine Kollegen in Göttingen hoffen auf einen möglichst schnellen Erfolg. Denn die Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) findet 2012 in Göttingen statt – genau der richtige Rahmen, um eine Sensation zu verkünden.

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