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Das Higgs-Boson – der „Godfather“ unter den Teilchen

Es scheint gefunden zu sein – das Teilchen, das gottgleich die Theorie der Menschheit erfüllt, das den Physikern das größte Geschenk in diesem Jahrhundert sein wird. Die Forscher des LHC-Teilchenbeschleunigers in Genf haben das Gottpartikel gefunden. Wir erklären, was es ist.

Doch bevor das Gottesteilchen wissenschaftlich inthronisiert wird, müssen die Kammerdiener dieses Teilchens vorgestellt werden.

Die moderne Physik kennt 12 solcher Diener, die sich in zwei Sechser-Gruppen namens „Quarks“ und „Leptonen“ organisieren und die da heißen: Up, Down, Strange, Charm, Bottom und Top sowie Elektron, Elektron-Neutrino, Myon, Myon-Neutrino, Tau und (ja, so ist das System) Tau-Neutrino. Diese Teilchen wiederum organisieren sich in den bekannten Elementarteilchen „Proton“ und „Elektron“, die beide wiederum ein „Neutron“ ergeben. Diese drei Einheiten bilden ein Atom; diese – im Dalton‘schen Sinne – Kugeln formen die Materie, die uns umgibt.

Der „Teilchenzoo“ der Physiker ist beachtlich und verwirrend. Ohne Weiteres könnte man zu jedem dieser Partikel ein siebenbändiges Werk verfassen. Wozu aber brauchen wir diese Teilchen und was hat das „Higgs“ damit zu tun? Warum ist es ein „Gottteilchen“?

Der „Large-Hadron-Collidor“ (LHC) in Genf, also der Teilchenbeschleuniger, an dem heute mit großer Wahrscheinlichkeit das Higgs-Boson gefunden wurde, ist eine große ringförmige Anlage, in der man Protonen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen lässt. Dadurch soll der Urknall „nachgestellt“ werden, das heißt, die besten Teilchenphysiker der ganzen Welt versuchen zu verstehen, was unmittelbar nach dem Urknall passierte. Die Theorie geht bis jetzt von folgendem Ablauf aus:

Nach ihm wurde das "Gottesteilchen" benannt: Der britische Physiker Peter Higgs.

Vor dem Big Bang war alles in einem einzigen Punkt, der sogenannten „Singularität“, konzentriert. Dieses alles war Energie, die durch den Urknall teilweise in Masse umgewandelt wurden. Erst durch den „Großen Knall“ entstanden Raum und Zeit und damit auch Naturgesetze, deshalb ist es so schwer, Hypothese über die Zeit vor dem Urknall zu machen. Die entstandene Masse formte sich dann zu Universen (es gibt die Theorie von sogenannten „Multiversen“, von denen unser All lediglich eines ist.), dann zu Galaxien, zu Planeten. Die große Frage in dieser Konzeption aber eben ist: Wie wurde Energie zu Masse?

Den Zusammenhang von Masse (m) und Energie (E) formulierte bereits Einstein mit seinem berühmten „E=m*c2“. Aber wie geschieht diese Transformation?

Lange rätselten Theoretiker hierüber, bis der schottische Physiker Peter Higgs sich eines „Tricks“ bediente. Der heute 82-Jährige stellte die Theorie vom „Gottesteilchen“ auf – einem Teilchen, das diese Aufgabe übernahm, das Energie in Masse überführte. Das Higgs-Boson war geboren. Bosonen wiederum sind eine weitere Familie in der Gattung der Teilchen. Sie beschreiben allgemein, diejenigen Teilchen, die Vermittler zwischen den Materieteilchen sind. Und das Higgs-Boson ist ein ganz besonderes – nämlich das, das Masse entstehen lässt. Deshalb wird es auch in den Medien als „Gottesteilchen“ dargestellt, obgleich diese Bezeichnung höchst unwissenschaftlich ist. Damit wäre das Teilchen die Lösung für das Problem und eine Revolution, nicht nur, weil es die Standardtheorie zur Entstehung des Weltalls erklärt, sondern auch, weil es die Wissenschaft methodisch revolutioniert. Die übliche Vorgehensweise war: Phänomen, Hypothese, Theorie. Wenn nun das Higgs-Boson entdeckt ist, bedeutet dies, das erstmals eine Theorie vor dem Phänomen entstanden ist, die im Nachhinein verifiziert wurde.

Hier wurde das Higgs-Boson entdeckt: Der Linearbeschleuniger im CERN

Das Problem bei den Experimenten am LHC in Genf ist, dass das Higgs nicht direkt nachgewiesen werden kann, sondern nur die Zerfallsprodukte sind nachweisbar. Und diese könnten auch auf eine andere Weise entstanden sein. Das heißt in der Konsequenz, dass viele Versuche mit vielen Daten durchgeführt werden müssen, um diese Fehlerquelle auszuschließen. Deshalb besteht noch keine absolute Gewissheit über den Nachweis des Higgs-Teilchens. Aber die Wahrscheinlichkeit ist sehr hoch.

Die Pressestelle des LHC verkündete heute: „Die Ergebnisse sind vorläufig, aber das 5-Sigma-Signal bei ungefähr 125 GeV, das wir bemerken, ist drastisch. Das ist tatsächlich ein neues Partikel. Wir wissen, dass es eine Boson sein muss und dass es das bisher schwerste ist. (…) Die Auswirkungen sind sehr signifikant und genau deshalb müssen wir extrem sorgfältig in unseren Studien und Überprüfungen sein.“

Übersetzt heißt das: Ja, wir haben das Higgs-Boson mit großer Wahrscheinlichkeit gefunden – alle Angaben ohne Gewähr.

Das ist das Besondere am Higgs-Boson – es ist ein Phantom. Ist es da? Niemand kann es (bis jetzt) eindeutig sagen. Aber wenn die Theorie vom Urknall stimmt, muss das Higgs früher oder später nachgewiesen werden; wenn nicht, ist die Theorie falsch.

Somit hat das Higgs-Boson großen Einfluss auf die jetzige Welt der Physiker. Es wird verehrt! Es wird zum „Godfather“ deklariert, es wird gekrönt. Die Erwartungen der Fachwelt sind einfach so hoch, weil bei dem Nicht-Nachweis die Urknall-Theorie widerlegt und damit das Scheitern des Menschen manifestiert ist.

Ihr seid neugierig geworden und möchtet noch mehr über das Higgs-Boson wissen. Dann empfehlen wir dieses Video:

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