Teilchenbeschleuniger LHC liefert Hinweise auf „Gottesteilchen“

Beobachtungen sind in guter Übereinstimmung mit Vorhersagen für das Higgs-Boson – dem Elementarteilchen, durch das Materie ihre Masse erhält

Genf (Schweiz)Dafür wurde der gewaltige Teilchenbeschleuniger gebaut: Bei Experimenten am „Large Hadron Collider“ des Forschungszentrum Cern bei Genf sind zwei internationale Physikerteams vermutlich auf das lange gesuchte „Higgs-Boson“ gestoßen. Das häufig auch als „Gottesteilchen“ bezeichnete Partikel ist die Ursache dafür, dass Materie Masse besitzt. Die am Mittwoch auf einer Presskonferenz am Cern verkündete Entdeckung würde die letzte Lücke im so genannten Standard-Modell schließen, dass alle Bausteine der Materie erfasst.

“Die Ergebnisse sind vorläufig – aber wir sehen tatsächlich ein neues Teilchen”, erläutert Joe Incandela, der Sprecher eines der beiden Experimente. „Wir wissen, dass es sich um ein Boson handelt – und es ist das schwerste Boson, das jemals gefunden wurde.“ Mit einer Masse von 125 Milliarden Elektronenvolt ist das Teilchen 130-mal schwerer als Neutronen und Protonen, die Hauptbestandteile von Atomkernen. Als Bosonen bezeichnen die Physiker Teilchen, welche die grundlegenden Naturkräfte übertragen.

Das Standardmodell beschreibt den Aufbau der Materie aus Quarks, Elektronen, Neutrinos und anderen Teilchen nahezu perfekt – mit bislang einer Schwachstelle: Es liefert keine Erklärung dafür, dass Elementarteilchen überhaupt eine Masse besitzen. Um dieses Problem zu lösen, führte der britische Physiker Peter Higgs ein das ganze Universum durchdringendes Feld ein, zu dem auch ein neues, schweres Boson gehört – eben das nach ihm benannte Higgs-Boson. Die Wechselwirkung mit den Higgs-Bosonen verleiht den anderen Teilchen ihre Masse.

Die Suche nach dem Gottesteilchen ist die vorrangige Aufgabe des Large Hadron Colliders. In der 27 Kilometer langen Röhre des größten Teilchenbeschleunigers der Welt prallen Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander. In den Trümmern der Kollision suchen die Physiker mit gewaltigen Detektoren nach Spuren neuer Teilchen. Dabei ist es schwierig, die Spreu vom Weizen zu trennen: Billionen von Zusammenstößen sind nötig, damit einige wenige Higgs-Boson entstehen.

Deshalb müssen die Wissenschaftler sicher gehen, dass es sich bei ihren Ergebnissen nicht um zufällige Schwankungen handelt. Doch die Wahrscheinlichkeit dafür sei geringer als 0,000057 Prozent, so die Cern-Forscher. Die Physiker bezeichnen dies als „fünf Sigma-Signifikanz“, ab der sie nicht mehr von „Hinweisen“, sondern von einer „Entdeckung“ sprechen.

„Jetzt müssen wir herausfinden, ob es sich bei dem neuen Teilchen tatsächlich um den noch fehlenden Baustein des Standardmodells handelt“, sagt Achim Stahl von der RWTH Aachen. „Es könnte auch ein Higgs-Teilchen sein, das nicht ins Standardmodell passt – oder etwas völlig Unerwartetes.“ Und sein Kollege Karl Jakobs von der Universität Freiburg ergänzt: „Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Eigenschaften des neuen Teilchens zu bestimmen.“ Stahl und Jakobs sind Sprecher der deutschen Beteiligungen an den beiden Experimenten am LHC.

Wenn es sich bei dem neuen Teilchen tatsächlich um das Higgs-Boson handelt, dann ist das ein bahnbrechender, nobelpreiswürdiger Erfolg für das Standardmodell der Physik. Aber es ist keineswegs das Ende der physikalischen Forschung: Denn die Gravitation, eine weitere grundlegende Naturkraft, findet in dieser theoretischen Beschreibung der Natur keine Berücksichtigung. Es muss also eine Physik jenseits des Standardmodells geben – und nach Anzeichen dieser neuen Physik werden die Forscher weiter in den Trümmern der Teilchenkollisionen am Large Hadron Collider suchen.

Bildquelle: Cern

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!