CERN’ed: Higgs, der Mann, der Mythos.

Kommentare deaktiviert

Wenn es einen Menschen gibt, der selbstbewusst mit den Händen im Schoß auf den Anruf aus Stockholm warten kann, während andere sich den Kopf darüber zerbrechen, wie sie mal berühmt, reich oder beides werden, dann ist das Peter Higgs. Das ist nämlich der Name, der, meist ohne das “Peter” und dafür mit “-Boson”, regelmäßig fällt, wenn es um das LHC geht. Denn auch wenn es am nächste Woche startenden Beschleunigerring noch andere schöne Experimente gibt, so ist doch die Entdeckung des nach dem britischen Physiker benannten Higgs-Boson das zentrale und wahrscheinlich auch am öftesten genannte Thema und Ziel des LHC und wäre, falls sie wirklich eintrifft, wahrscheinlich die Entdeckung des Jahrzehnts, um mal eher tief zu stapeln.

Peter Higgs:

  • geboren: 29.05.1929
  • Studium: King’s College of London
  • 1954-1960: Aufenthalte an der Universität Edinburgh, am Imperial College London sowie am University College London.
  • 1960-1980: Lehrbeauftragter an der Universität Edinburgh, ab 1980 Professor
  • seit 1996: emeritiert und wartet auf den Nobelpreis.

Dabei handelt es sich allerdings weniger um eine Entdeckung als viel mehr um eine Bestätigung einer Theorie, die Higgs und einige andere Wissenschaftler1 vor über 40 Jahren formulierten. Zu dieser Zeit herrschte in der Elementarteilchenphysik eine gewisse Goldgräberstimmung, wenige Jahre zuvor waren u.a. mit dem CERN, dem Fermilab und dem Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg die damals größten Teilchenbeschleuniger gestartet worden und in den kommenden Jahren und Jahrzehnten sollten immer wieder neue Teilchen entdeckt und bestätigt werden. Der Ansatz von Higgs 1964 basiert zwar ursprünglich auf einer Theorie aus der Festkörperphysik2, ist aber zentral für das Standardmodell der Teilchenphysik geworden.

Im Standardmodell der Teilchenphysik werden nämlich die Kräfte, also die elektromagnetische, die schwache und die starke Kraft3 wiederum von Teilchen, den sogenannten Eichbosonen, übertragen. Und die sind nach aktueller Theorie allesamt massenlos. Dummerweise hat man aber 1983 am CERN festgestellt, dass die Austauschteilchen der schwachen Kraft ziemlich schwer sind4. Nach dem Higgs-Mechanismus bekommen nun diese Teilchen ihre Masse durch das Higgs-Feld. Das kann man sich so vorstellen, dass die Teilchen zunächst masselos sind, aber dann mit dem Higgs-Feld, das immer eine Feldstärke verschieden von Null hat, wechselwirken. Diese Wechselwirkung ist mit einer Wechselwirkungsenergie verbunden, die den Teilchen schließlich gemäß der Einsteinschen Relativitätstheorie eine Masse verleiht5. Und ebenso wie bei den Kräften geschieht diese Wechselwirkung über ein Teilchen, eben das Higgs-Boson. Dessen Eigenschaften können theoretisch bestimmt werden, und sollte ein entsprechendes Teilchen gefunden werden, so wäre dies der sehnlich erwartete Beleg für die Theorie.
Simulation der Spur eines Higgs-Boson im LHC
Simulation der Spur eines Higgs-Boson im LHC

Und da das Higgs-Boson so grundlegend für das ansonsten hervorragend bestätigte Standardmodell ist, zweifelt auch kaum jemand daran, dass es nicht existiert. Es gibt zwar ein paar alternative Theorien, falls man nichts dergleichen finden sollte6, aber höchstwahrscheinlich liegen sowohl bei Mr. Higgs daheim als auch im CERN schon ein paar Flaschen Schampus im Kühlfach. Schließlich ist das Higgs-Boson seit Leon Ledermanns 1993 erschienenem Buch The God Particle (dt.: das schöpferische Teilchen) zweifelsohne das berühmteste Teilchen und einer der Mitgründe für die hohe Energie, für die der LHC gebaut ist, nachdem das Tevatron in den USA und das LEP, der alte Beschleuniger in Genf, das Higgs-Boson nicht nachweisen konnten. Wenn man also nahe Genf plötzlich mitten im Jahr ein riesiges Feuerwerk sieht, während tausende Menschen in weißen Kitteln laut Heureka rufend über die Straßen laufen, weiß man, dass diese wohl gerade so etwas ähnliches wie auf dem Bild rechts zu sehen bekommen haben.

  1. Robert Brout und François Englert []
  2. das ist “der andere” Bereich hier in Aachen, im Blog bislang sowohl in Artikeln als auch was die Fächer der Autoren angeht ziemlich unterrepräsentiert, aber es kann halt nicht jeder ein gigantomatisches Supererxperiment bauen, über das man ein Dutzend Einträge verfassen kann []
  3. jepp, da fehlt noch was, blöderweise passt nämlich die bekannteste Kraft, die Gravitationskraft nicht in das Modell. Und die ist nicht einfach nur vergessen worden, weil die eh jeder kennt, viel mehr steht bislang der experimentelle Beweis für eine Theorie aus, die konsistent auf allen Größenskalen, also für winzigste Teilchen, kleine Kätzchen bis hin zu ganzen Galaxien, funktioniert. []
  4. ungefähr 80-90 mal so schwer als Protonen []
  5. In einer Animation der Uni Wuppertal etwas anders, dafür aber in bunt erklärt. []
  6. Das sind z.B. Überlegungen, dass das Higgs-Boson nicht alleine, sondern als sogenanntes Multiplett, das dann eine höhere Masse besitzt, vorkommt. Außerdem gibt es noch Theorien zu einem higgs-losen Modell (Link führt zur englischen Wikipedia). []
Kurzlink
Kategorien: Erklärbär, Weltiges
Tags: , , , , , ,