Physiker des Large Hadron Collider (LHC) haben die Entdeckung eines sogenannten „Higgs-ähnlichen Bosons“ angekündigt – eines Teilchens, das dem lange gesuchten Higgs ähnelt.
„Wir haben einen Meilenstein in unserem Verständnis der Natur erreicht“, sagte CERN-Generaldirektor Rolf Heuer am 4. Juli 2012 auf einer Konferenz in der Nähe von Genf gegenüber Wissenschaftlern und Medien Studien, die umfangreichere Statistiken erfordern, die die Eigenschaften des neuen Teilchens bestimmen und wahrscheinlich andere Mysterien unseres Universums beleuchten.“
Zwei Experimente, ATLAS und CMS, präsentierten ihre vorläufigen Ergebnisse und beobachteten ein neues Teilchen im Massenbereich um 125-126 GeV, dem erwarteten Massenbereich für das Higgs-Boson. Die Ergebnisse basieren auf Daten, die in den Jahren 2011 und 2012 gesammelt wurden, wobei die Daten von 2012 noch analysiert werden. Die offiziellen Ergebnisse werden später in diesem Monat veröffentlicht und CERN sagte, dass ein vollständigeres Bild der heutigen Beobachtungen noch in diesem Jahr entstehen wird, nachdem der LHC den Experimenten mehr Daten zur Verfügung gestellt hat.
„Wir beobachten in unseren Daten deutliche Anzeichen eines neuen Teilchens auf der Ebene von 5 Sigma im Massenbereich um 126 GeV. Die herausragenden Leistungen von LHC und ATLAS und der enorme Einsatz vieler Menschen haben uns zu dieser spannenden Phase geführt“, sagte Fabiola Gianotti, Sprecherin des ATLAS-Experiments, „aber es braucht noch etwas mehr Zeit, um diese Ergebnisse für die Veröffentlichung vorzubereiten.“
Die Entdeckung des Higgs ist insofern groß, als es das letzte unentdeckte Stück des Standardmodells ist, das die grundlegende Zusammensetzung des Universums beschreibt.
Wissenschaftler glauben, dass das Higgs-Boson, benannt nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der 1964 seine Existenz erstmals theoretisierte, für die Teilchenmasse, die Menge an Materie in einem Teilchen, verantwortlich ist. Der Theorie zufolge erhält ein Teilchen Masse durch seine Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld, von dem angenommen wird, dass es den gesamten Raum durchdringt, und wurde mit Melasse verglichen, die an jedem Teilchen haftet, das durch es rollt.
Theoretisch wären die Higgs also dafür verantwortlich, wie Teilchen zusammenkommen, um Materie zu bilden, und ohne sie wäre das Universum eine formlose Mischung aus Teilchen geblieben, die mit Lichtgeschwindigkeit herumschießen.
'Es ist schwer, von diesen Ergebnissen nicht begeistert zu sein', sagte CERN-Forschungsdirektor Sergio Bertolucci. „Wir haben letztes Jahr erklärt, dass wir 2012 entweder ein neues Higgs-ähnliches Teilchen finden oder die Existenz des Standardmodells Higgs ausschließen würden. Bei aller gebotenen Vorsicht sehe ich mich an einem Verzweigungspunkt an: Die Beobachtung dieses neuen Teilchens weist den Weg für die Zukunft hin zu einem detaillierteren Verständnis dessen, was wir in den Daten sehen.“
In einer Pressemitteilung des CERN heißt es, dass der nächste Schritt darin bestehen wird, die genaue Natur des Teilchens und seine Bedeutung für unser Verständnis des Universums zu bestimmen.
Sind seine Eigenschaften wie erwartet für das lang gesuchte Higgs-Boson, die letzte fehlende Zutat im Standardmodell der Teilchenphysik? Oder ist es etwas exotischeres? Das Standardmodell beschreibt die fundamentalen Teilchen, aus denen wir und alle sichtbaren Dinge im Universum bestehen, und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte. Alles, was wir sehen können, scheint jedoch nicht mehr als etwa 4% der Gesamtmenge auszumachen. Eine exotischere Version des Higgs-Teilchens könnte eine Brücke zum Verständnis der 96% des Universums sein, die im Dunkeln bleiben. – Pressemitteilung des CERN
„Wir haben einen Meilenstein in unserem Naturverständnis erreicht“, sagte CERN-Generaldirektor Rolf Heuer. „Die Entdeckung eines Teilchens, das mit dem Higgs-Boson übereinstimmt, öffnet den Weg für detailliertere Studien, die umfangreichere Statistiken erfordern, die die Eigenschaften des neuen Teilchens bestimmen und wahrscheinlich andere Mysterien unseres Universums beleuchten.“
Die positive Identifizierung der Eigenschaften des neuen Teilchens wird mehr Zeit und mehr Experimente erfordern. Aber die Wissenschaftler sind der Meinung, dass unser Wissen über die grundlegende Struktur der Materie, egal in welcher Form das Higgs-Teilchen annimmt, einen großen Schritt nach vorne machen wird.
Titelbildunterschrift:Ereignis, das 2012 mit dem CMS-Detektor bei einem Proton-Proton-Massenzentrum von 8 TeV aufgezeichnet wurde. Das Ereignis zeigt Eigenschaften, die vom Zerfall des SM-Higgs-Bosons in ein Photonenpaar erwartet werden (gestrichelte gelbe Linien und grüne Türme). Das Ereignis könnte auch auf bekannte Standardmodell-Hintergrundprozesse zurückzuführen sein. Bildnachweis: CERN