Schon vor der Ankündigung wurde die Atmosphäre in Genf angespannt. Es war der 4. Juli 2012. Mehrere Tage lang verbreiteten sich Gerüchte wie ein Rauschen durch die wissenschaftliche Gemeinschaft. Dann fanden Physiker am CERN endlich den Beweis. Sie fanden neue Elementarteilchen. Zumindest sieht es genauso aus wie das lange gesuchte Higgs-Boson.
Physiker sind diesem Geist schon seit Jahren auf der Spur. Bis Ende 2011 waren sie diesem Ziel sehr nahe, aber die Zahlen waren uneinheitlich. Es reicht nicht aus zu behaupten, dass es eindeutige wissenschaftliche Beweise gibt. Wissenschaft funktioniert nicht mit Intuition. Es funktioniert auf deterministischer Basis. Diesmal nicht. Die Forscher verdoppelten ihre Datenbank. Die Fehlerquote verschwindet. Die Wahrscheinlichkeit, falsch zu liegen, wird statistisch unbedeutend.
Warum fehlende Partikel wichtig sind
Wenn Sie darüber nachdenken, sollte das Universum ein viel einfacherer Ort sein. Atome bestehen aus Teilchen. Elektronen, Quarks Diese Bestandteile haben keine eigene Masse. Ohne Masse würden sie sich ewig mit Lichtgeschwindigkeit drehen, niemals Atome bilden, niemals Sterne bilden und niemals uns bilden.
Aber es gibt keine Masse. Sie haben Gewicht. Warum?
Geben Sie das Higgs-Feld ein.
Stellen Sie sich vor, dass eine unsichtbare Substanz den gesamten Raum ausfüllt. Es ist wie der moderne Äther. Während die Partikel hindurchgehen, interagieren sie mit diesem Feld. Je stärker die Wechselwirkung, desto schwerer ist das Teilchen. Das Higgs-Feld bremst sie. Es gibt ihnen Masse. Ohne sie würde das Universum, wie wir es kennen, niemals existieren.
Das diesem Feld zugeordnete Teilchen ist das Higgs-Boson.
„Gottesteilchen“ ist eine Fehlbezeichnung
Sie haben den Namen wahrscheinlich schon einmal gehört. Das ist Popkultur. Es steht auf dem Cover des Buches. Gottesteilchen. Es ist faszinierend. Das ist dramatisch. Auch für Forscher ist das ein großes Problem.
Dieser Spitzname stammt nicht aus religiösem Fanatismus. Zitat aus dem Buch des Nobelpreisträgers Leon Lederman. Er nannte es gern „ein Teilchen der Hölle“. Er war frustriert. Dies ist teuer zu finden und theoretisch schwer zu beweisen. Sein Verleger mochte keine Schimpfwörter. Also schnitten sie „Damn“ ab. Dieser Titel erregte mediale Aufmerksamkeit. Im Labor? Übersprungen.
Das Teilchen ist nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannt, der seine Existenz 1964 vorhersagte. Die Rechnung erwies sich als richtig. Diese Theorie stimmt vollständig mit der bestehenden Physik überein. Aber wie wird es bewiesen? Das ist der schwierigste Teil.
Zerschmettere Protonen, um Signale zu finden
CERN wartete nicht nur darauf, dass Higgs auftauchte und sich vorstellte. Sie müssen indirekt danach suchen.
Sie verwendeten zwei große Detektoren: ATLAS und CMS. Diese Maschinen beobachten die Kollisionen von Milliarden Protonen. Bei diesen hochenergetischen Kollisionen wird Energie in Materie umgewandelt. Diese Materie kann in Form des Higgs-Bosons vorliegen.
Was ist drin? Das Higgs-Boson ist instabil. Es wird nicht von Dauer sein. Es zerfällt fast sofort in andere messbare Partikel. Physiker können das Higgs-Boson selbst nicht sehen. Sie müssen sehen, was es hinterlässt.
Nach vorläufigen Angaben beträgt seine Masse etwa 125-126 GeV. Das sind eine Milliarde Elektronenvolt. Ein Proton wiegt übrigens etwa 0,9 GeV. Dieses neue Teilchen ist das schwerste Boson, das jemals entdeckt wurde.
Es passt immer noch nicht perfekt. Die Arbeiten sind noch nicht abgeschlossen. Sammeln Sie kontinuierlich Daten, um die Theorie zu validieren. Diese Bestätigung bestätigt das Standardmodell der Teilchenphysik. Es erklärt, warum Materie Substanz hat.
Die Geschichte endet jedoch nicht mit der Pressemitteilung. Eine neue Tür öffnet sich. Was verbirgt sich sonst noch auf den Feldern? Was sagt uns das Higgs-Boson über das frühe Universum? Die Antwort auf eine Frage führte zu 10 weiteren Fragen. Die Stille der Leere wurde gebrochen. Lasst uns zuhören.
