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«Ende 2012 ist die Higgs-Frage gelöst»

Von Rahel Heule. Aktualisiert am 26.07.2011 18 Kommentare

Rolf-Dieter Heuer, Chef des Cern in Genf, wagt eine Prognose: Mithilfe des Ringbeschleunigers werde nächstes Jahr geklärt, ob das Higgs-Teilchen existiere. Ihm wäre es ganz recht, wenn es das Teilchen nicht gäbe.

Der Teilchenbeschleuniger ist 27 Kilometer lang: Einer der vier Messpunkte des Large Hadron Collider beim Genfer Cern.

Der Teilchenbeschleuniger ist 27 Kilometer lang: Einer der vier Messpunkte des Large Hadron Collider beim Genfer Cern.
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Zur Person

Rolf-Dieter Heuer: Der 63-jährige Teilchenphysiker ist seit Januar 2009 Generaldirektor des Cern.

Dem Ursprung des Universums auf der Spur

In Grenoble läuft noch bis morgen die Europhysics Conference on High Energy Physics. Hunderte Teilchenphysiker aus der ganzen Welt tauschen dort die neusten Resultate ihrer Experimente aus. Sie bemühen sich, hinter das Geheimnis der dunklen Materie zu kommen und so den Ursprung der Masse im Universum zu verstehen.

Unermüdlich suchen sie nach neuen Teilchen, gar nach zusätzlichen Raumdimensionen. Besonders gesucht ist das Higgs-Teilchen, das in der Theorie den Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Mit Spannung erwartet wurden die Resultate aus dem ersten vollen Betriebsjahr des Large Hadron Collider (LHC) – eines Teilchenbeschleunigers am europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf.

An der gestrigen Pressekonferenz sagte Cern-Chef Rolf-Dieter Heuer, dass der LHC das HiggsTeilchen noch nicht habe finden können. Die Experimente schlössen dessen Existenz bereits in einem grossen Massenbereich aus. Heuer gibt sich aber optimistisch. Denn es seien sowohl vom Atlas- als auch vom CMS-Experiment Effekte gemessen worden, die auf ein leichtes Higgs-Teilchen hindeuten könnten. Um das Gemessene zu verstehen, muss der LHC aber noch mehr Daten liefern.

Ganz neue Physik ist die Theorie der Supersymmetrie. Mit ihr könnten die Physiker die Natur der dunklen Materie erklären. Doch noch gibt es keine Anzeichen für supersymmetrische Teilchen.

Bis Ende 2012 soll geklärt sein, ob es das Higgs-Teilchen gibt oder nicht, prophezeit Heuer. Danach wird der LHC für mindestens eineinhalb Jahre abgeschaltet und für noch höhere Energien aufgerüstet, bis die Jagd nach supersymmetrischen Teilchen weitergeht.

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In 100 Meter Tiefe beschleunigen die Teilchenphysiker des europäischen Kernforschungszentrums Cern in Genf Protonen und Bleiatomkerne beinahe auf Lichtgeschwindigkeit. Mit grosser Wucht prallen die Teilchen im 27 Kilometer langen Ringbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC), aufeinander. Seit März 2010 läuft der LHC stabil bei hoher Energie. Die ersten grossen Entdeckungen rücken näher.

Der Large Hadron Collider ist der stärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Man nennt ihn gerne die Weltmaschine. Ist er auch eine Entdeckungsmaschine?
Auf jeden Fall. In einem ersten Schritt hat der LHC die bekannte Physik bestätigt. Alle Elementarteilchen, die wir kennen, konnten wir bei dieser hohen Energie erzeugen, so, wie wir es erwarteten.

Also hat der LHC noch nichts Neues entdeckt?
Nein. Aber er hat auch erst ein volles Betriebsjahr hinter sich. Angelegt ist er auf eine Laufzeit von etwa 20 Jahren. Jetzt haben wir erst einen Bruchteil der Daten, die wir noch sammeln werden – weniger als 1 Promille. Um von einer Entdeckung zu sprechen, wollen wir etwas Handfestes in der Hand haben. Dazu braucht es noch mehr Daten. Es gibt bereits ein paar interessante Effekte, die aber noch nicht signifikant genug sind. Das Entdeckungspotenzial des LHC ist meiner Ansicht nach riesig.

Was wissen wir bisher über das Universum?
Sehr wenig. Von 95 Prozent der Energie und Materie im Universum wissen wir nicht, woraus sie besteht. Was ist Dunkle Materie? Wir wissen, dass sie da ist, aber nicht, was sie ist. Warum leben wir in einem Universum, in dem die Materie dominiert? Wo ist die ganze Antimaterie geblieben? Ich hoffe, dass der LHC die Maschine ist, die in den nächsten Jahren erstes Licht ins Dunkle Universum bringt.

Die Forscher am amerikanischen Teilchenbeschleuniger Tevatron haben einen Effekt gemessen, der erklären könnte, warum es mehr Materie als Antimaterie im Universum gibt. Ist das Tevatron dem LHC zuvorgekommen?
So viel ich weiss, ist es erst ein Experiment, das diesen Effekt misst, also noch keine Entdeckung, sondern nur ein starker Hinweis. Schon sehr häufig haben Experimente in der Vergangenheit Effekte gemessen, die durch statistische Fluktuationen zustande kommen. Manchmal, wenn Sie ein Geldstück auf der Strasse finden, finden Sie gleich das nächste. Solche Fluktuationen gibt es.

Die Physiker jagen das rätselhafte Higgs-Teilchen. Wann werden sie denn endlich Erfolg haben?
Ich lehne mich aus dem Fenster und prophezeie, dass wir am LHC bis Ende des nächsten Jahres genug Daten haben, um die Shakespeare-Frage des Higgs-Teilchens – Sein oder Nichtsein – zu beantworten. Ende 2012 wird feststehen, ob es existiert oder nicht. Das kann ich behaupten, denn wir wissen, mit welcher Wahrscheinlichkeit dieses Teilchen produziert würde und mit welcher Effizienz die Detektoren es sehen würden.

In diesem Jahr hat der LHC bereits über 70 Billionen Kollisionen erzeugt. Hätte man das Higgs-Teilchen nicht schon längst finden müssen?
Betrachten wir eine Alpenwiese mit vielen verschiedenen Blumen. Jede Forschungsgruppe sucht nach einer anderen Art Blume. Das Higgs-Teilchen ist entweder eine ganz seltene Blume, zum Beispiel ein Edelweiss oder ein vierblättriges Kleeblatt. Es dauert viel länger, eine solche Seltenheit zu finden als einen Grashalm. Die Erzeugungsrate des Higgs-Teilchens ist sehr gering. Ausserdem ist es schwer zu unterscheiden vom Hintergrund. Stellen Sie sich vor, Sie wollten ein Schneegestöber vor einem Schneefeld fotografieren. Das ist auch schwierig. Bis jetzt haben wir erst ein Zehntel der nötigen Menge an Kollisionen geliefert, um die Higgs-Frage zu beantworten. Das Higgs-Teilchen wäre eine grosse Entdeckung. Aber eine fast noch grössere Entdeckung wäre seine Nichtentdeckung.

Warum?
Das Higgs-Teilchen gibt den anderen Teilchen ihre Masse. Als in den 70er-Jahren das Standardmodell der Teilchenphysik entwickelt wurde, das die Teilchen und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte beschreibt, war es nur gültig für masselose Teilchen. Dann kam der Higgs-Mechanismus hinzu. Das Higgs-Teilchen ist das letzte fehlende Puzzleteil. Wenn dieser Grundbaustein aber nicht existiert, dann hätten wir 40 Jahre nach Einführung dieses schönen Modells zum ersten Mal einen echten Bruch entdeckt. Was bliebe, wäre ein grosses Loch, und wir müssten etwas anderes finden, um es auszufüllen.

Was denken Sie? Gibt es das Higgs-Teilchen?
Darauf wetten würde ich nicht. Ich wette nur, wenn ich weiss, dass ich gewinne.

Manche nennen das Higgs-Teilchen auch Gottesteilchen. Glauben Sie an Gott?
Der Ausdruck «Gottesteilchen» ist übertrieben. Es hat mit Gott nichts zu tun. Aber zurück zur Frage nach Gott: Häufig werde ich gefragt, was vor dem Urknall gewesen sei. Das ist eine Frage, womit sich nicht nur die allgemeine Bevölkerung, sondern auch die Wissenschaftler herumschlagen. Ist der Urknall aus sich selbst heraus entstanden? War etwas vor dem Urknall, das ihn angeregt hat? Und wenn ja, was war vorher?

Mit dem LHC reisen die Teilchenphysiker bis in die Zeit unmittelbar nach dem Urknall zurück.
Den Urknall selbst können und wollen wir nicht nachstellen. Aber wir kommen bis auf eine Billionstelsekunde an ihn heran. Das klingt kurz, ist aber in der Entwicklung des Universums unendlich lang. Denn in dieser Zeit ist wahnsinnig viel passiert. Das Universum hat sich schon unheimlich ausgedehnt und geändert. Wir können die Verhältnisse, die zu diesem Zeitpunkt herrschten, mit der Entwicklung danach vergleichen und dann auf die Zeit um den Urknall herum zurückrechnen.

Stösst der Mensch in seinem Bestreben, Neues zu entdecken und zu entwickeln, irgendwann an eine Grenze?
Findet man etwas Neues, wirft man auch neue Fragen auf. Das ist für mich das Spannende. In absehbarer Zeit werden wir sicher nicht alles wissen. Alles wissen würde auch heissen, dass ich weiss, was vor dem Urknall war. Dahin kommen wir nicht. Insofern wird es eine stetige Weiterentwicklung geben.

Als am LHC Ende 2010 Bleiatomkerne aufeinanderprallten, entstanden Feuerbälle, die 10 Milliarden Grad heiss waren. Das klingt, als würde es im Innern der Detektoren höllisch heiss.
Überhaupt nicht. Diese Feuerbälle waren winzig – so gross wie ein Atomkern. Die freigesetzte Energie, wenn zwei Protonen aufeinandertreffen, ist vergleichbar mit der Kollision zweier Stechmücken in vollem Flug. Das ist nichts. Bei Bleiatomkernen, die aus vielen Protonen und Neutronen bestehen, sind es einfach Schwärme von Stechmücken. Was zählt, ist nicht die Energie, sondern die Energiedichte. Da ein Atomkern sehr klein ist, wird diese in einer Kollision sehr gross. Aber die makroskopische Energie ist gering. Da wird es überhaupt nicht heiss.

Die kritischen Stimmen, die befürchteten, dass am LHC Schwarze Löcher entstehen und die Erde verschlingen könnten, sind verstummt. Denn Hinweise auf Schwarze Löcher gab es noch keine. Sind Sie enttäuscht?
Ein Schwarzes Loch ist in diesem Fall ein mikroskopisch kleines Schwarzes Loch – quasi ein neues Elementarteilchen. Man kann es erzeugen, aber es zerfällt gleich wieder. Diese winzigen Schwarzen Löcher haben nichts mit Weltuntergang zu tun. Hätten wir eine Signatur eines solchen mikroskopischen Schwarzen Lochs gefunden, dann hiesse das, dass wir in mehr als drei Raumdimensionen leben. Das wäre extrem spannend. Das wäre total neue Physik. (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 26.07.2011, 07:12 Uhr

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18 Kommentare

Roger Vogelsanger

26.07.2011, 11:05 Uhr
Melden 24 Empfehlung 0

Mich würde es sehr interessieren, was die Wissenschaftler am CERN an neuen Erkenntnissen bei ihren Experimenten jeweils gewinnt. Weshalb kann das Schweizer Fernsehen nicht eine Sendung aufschalten, wo mehr Wissen anstatt Nonsens vermittelt und ausgestrahlt wird. Dafür wäre ich "bereiter" einen Teil meiner TV-Konzessionsgebühren zu investieren. Antworten


Ulrich Scheidegger

26.07.2011, 15:48 Uhr
Melden 6 Empfehlung 0

Die Neugier des Menschen - ist ja sehr Interessant, und trotzdem, betrachten wir die Erde auch als Blumenwiese - und sehen darauf viele menschliche Not und Elend - hilt dagegen die Frage nach der Existenz der Higgs - Teilchen - und hilft diese Frage hungerstillen - leiblicher Hunger - nicht Wissenshunger? Antworten



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