Für den Nachweis des Higgs-Teilchen fahren Forscher mit dem LHC das schwerste Geschütz auf, das sie haben. Zwar sind Higgs-Teilchen allgegenwärtig, doch jedes einzelne von ihnen taucht aus dem Nichts auf und verschwindet gleich wieder darin, ist also für physikalische Messungen nicht beständig genug. Erst mit viel Energie können die geisterhaften Teilchen zu real nachweisbaren Partikeln gemacht werden.
Zwar schleuderten schon frühere Großgeräte wie der Beschleuniger Tevatron bei Chicago Partikel mit solcher Wucht aufeinander, dass bei den Kollisionen auch Higgs-Teilchen entstanden. Doch weil die Higgs-Teilchen schnell zerfallen, können sie nur indirekt nachgewiesen werden, indem man nach typischen Zerfallsprodukten wie Elektronen oder Photonen sucht. Letztere treten aber auch beim Zerfall anderer Teilchen auf. Daher müssen die Physiker Daten sehr vieler solcher Zusammenstöße auswerten, bevor sie sicher sein können, dass die registrierten Elektronen und Photonen wirklich von einem Higgs-Teilchen ausgegangen sind.
Schnelles Ergebnis nach nur wenigen Monaten
Die Kollisionen im Beschleuniger LHC bei Genf haben dreimal mehr Energie als die im Tevatron, es entstehen deshalb deutlich mehr Higgs-Teilchen. Am LHC konnten daher binnen weniger Monate Betriebszeit so viele Daten gesammelt werden, um zu der jetzigen Zuversicht zu kommen. Die jetzt präsentierten Ergebnisse kommen einige Monate schneller als erwartet: „Der Beschleuniger leistet viel mehr als das, wofür er designt worden ist“, sagt Fabiola Gianotti, die Leiterin des Detektors Atlas.
Für die Physiker ist eine Zahl von besonderem Interesse: die Masse des Higgs-Teilchens, die – wie in der Physik üblich – als Energiemenge angegeben wird. Das Higgs-Teilchen ist etwa 125 Gigaelektronenvolt schwer und damit das schwerste aller Elementarteilchen. Zum Vergleich: das Proton aus dem Inneren eines Atomkerns, das selbst kein Elementarteilchen ist, weil es aus drei Quarks besteht, bringt es nur auf ein Gigaelektronenvolt. Ein zweiter Versuch: das Higgs-Teilchen ist so massereich wie ein Atom Zinn.
Higgs-Teilchen sind allgegenwärtig
Für den Nachweis des Higgs-Teilchen fahren Forscher mit dem LHC das schwerste Geschütz auf, das sie haben. Zwar sind Higgs-Teilchen allgegenwärtig, doch jedes einzelne von ihnen taucht aus dem Nichts auf und verschwindet gleich wieder darin, ist also für physikalische Messungen nicht beständig genug. Erst mit viel Energie können die geisterhaften Teilchen zu real nachweisbaren Partikeln gemacht werden.
Zwar schleuderten schon frühere Großgeräte wie der Beschleuniger Tevatron bei Chicago Partikel mit solcher Wucht aufeinander, dass bei den Kollisionen auch Higgs-Teilchen entstanden. Doch weil die Higgs-Teilchen schnell zerfallen, können sie nur indirekt nachgewiesen werden, indem man nach typischen Zerfallsprodukten wie Elektronen oder Photonen sucht. Letztere treten aber auch beim Zerfall anderer Teilchen auf. Daher müssen die Physiker Daten sehr vieler solcher Zusammenstöße auswerten, bevor sie sicher sein können, dass die registrierten Elektronen und Photonen wirklich von einem Higgs-Teilchen ausgegangen sind.
Schnelles Ergebnis nach nur wenigen Monaten
Die Kollisionen im Beschleuniger LHC bei Genf haben dreimal mehr Energie als die im Tevatron, es entstehen deshalb deutlich mehr Higgs-Teilchen. Am LHC konnten daher binnen weniger Monate Betriebszeit so viele Daten gesammelt werden, um zu der jetzigen Zuversicht zu kommen. Die jetzt präsentierten Ergebnisse kommen einige Monate schneller als erwartet: „Der Beschleuniger leistet viel mehr als das, wofür er designt worden ist“, sagt Fabiola Gianotti, die Leiterin des Detektors Atlas.
Für die Physiker ist eine Zahl von besonderem Interesse: die Masse des Higgs-Teilchens, die – wie in der Physik üblich – als Energiemenge angegeben wird. Das Higgs-Teilchen ist etwa 125 Gigaelektronenvolt schwer und damit das schwerste aller Elementarteilchen. Zum Vergleich: das Proton aus dem Inneren eines Atomkerns, das selbst kein Elementarteilchen ist, weil es aus drei Quarks besteht, bringt es nur auf ein Gigaelektronenvolt. Ein zweiter Versuch: das Higgs-Teilchen ist so massereich wie ein Atom Zinn.
Welche physikalischen Eigenschaften hat das Teilchen?
Das Datensammeln an CMS und Atlas geht nun weiter, um die physikalischen Eigenschaften des Higgs-Teilchens zu ermitteln. Es könnte sich herausstellen, dass das neue Teilchen noch ganz andere Aufgaben erfüllt als die, Elementarteilchen Masse zu verleihen. „Das fänden wir sogar spannender“, sagt Margarete Mühlleitner vom Karlsruher Institut für Technologie, auch wenn die jetzigen Daten nicht darauf hindeuten würden.
Mühlleitner gehört zu den Hunderten von deutschen Forschern, die durch experimentelle Arbeiten, theoretischen Berechnungen oder Analyse von LHC-Daten zur Entdeckung beigetragen haben. Sie spielt darauf an, dass die Entdeckung zu einer Physik führen könnte, die über das Standardmodell hinausgeht. Es gibt bereits eine Theorie, nach der mehrere Higgs-Teilchen existieren. Bloß jene Theorien, welche die Masse von Elementarteilchen ohne Higgs zu erklären versuchten, sind nun widerlegt. Matthias Neubert von der Uni Mainz sagt: „Die kann man jetzt getrost beerdigen.“