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Higgs-Boson gefunden? Die Bedeutung des "Gottesteilchens"

Es ist eine physikalische Sensation: In der Schweiz haben Forscher ein neues Elementarteilchen gefunden - wahrscheinlich das Higgs-Boson. Doch was bedeutet die Entdeckung für die Wissenschaft?

Es ist die Lösung eines der größten physikalischen Rätsel der Gegenwart: Am europäischen Kernforschungszentrum CERN in der Schweiz haben Wissenschaftler mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit das auch "Gottesteilchen" genannte Higgs-Boson gefunden. Die Fehlerwahrscheinlichkeit betrage nur eins zu einer Million, betonten die Forscher. Das Higgs-Boson ist ein fundamentaler Baustein unseres heutigen physikalischen Weltbilds. Es gilt als der Urheber für eine der Grundeigenschaften aller Materie: die Masse.

Was genau ist das Higgs-Boson?

Das Higgs-Boson spielte der gängigen Teilchentheorie zufolge eine zentrale Rolle bei der Entstehung des Universums nach dem Urknall. Das nach dem britischen Physiker Higgs benannte Partikel sorgt demnach dafür, dass alle Objekte eine Masse haben. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Teilchen in den ersten Milliardstelsekunden nach dem Urknall zunächst masselos mit Lichtgeschwindigkeit umhersausten. Erst durch die Interaktion mit dem Higgs-Energiefeld bekamen sie Masse und konnten dadurch schließlich das Universum bilden - denn erst durch Masse und Schwerkraft entstanden Sonne, Planeten und schließlich das Leben. Das Higgs-Teilchen selbst lässt sich am ehesten als eine Art Fußabdruck des Higgs-Felds beschreiben.

Welche Bedeutung hat das "Gottesteilchen" für die Physik?

Für die Wissenschaftler ist das Higgs das letzte noch fehlende - aber absolut zentrale - Elementarteilchen, um das sogenannte Standardmodell (siehe unten) zu vervollständigen. Die anderen elf Teilchen wurden bereits entdeckt. Würde das Higgs-Teilchen nicht existieren, stünde das gesamte seit Jahrzehnten die Physik beherrschende Theoriemodell infrage. Nicht zuletzt deshalb war die Cern-Präsentation am Mittwoch über die internationale Physiker-Szene hinaus mit großer Spannung erwartet worden. Ihm vorausgegangen waren Jahrzehnte der Forschung und nicht zuletzt ein Wettlauf zwischen Wissenschaftlern in den USA und Europa. Die Theorie des Higgs-Teilchens wurde erstmals 1964 von sechs Physikern aufgestellt, darunter Peter Higgs. Zum Unverständnis vieler Wissenschaftler bekam das Teilchen wegen seiner fundamentalen Bedeutung in der Öffentlichkeit den Beinamen "Gottesteilchen".

Wie verlief die Suche nach dem Teilchen?

Die Suche nach dem Higgs-Boson begann ernsthaft erst in den 1980er Jahren und zwar in der Großforschungsanlage Fermilab in den USA - in dem inzwischen stillgelegten Teilchenbeschleuniger Tevatron nahe Chicago. In einer ähnlichen Anlage wurde bald darauf am Cern nahe Genf nach dem Higgs gesucht. In die heiße Phase trat die Fahndung nach dem speziellen Teilchen dort aber erst 2010, als der neue Beschleuniger LHC in Betrieb genommen wurde.

Was ist der LHC?

LHC steht für "Large Hadron Collider", den weltweit größten und im Bau drei Milliarden Euro teuren Teilchenbeschleuniger. Die Suche nach dem Higgs gehörte zu den zentralen Aufgaben der gigantischen Anlage. In einem 27 Kilometer langen Ringtunnel an der Grenze zwischen Frankreich und der Schweiz werden die Bedingungen unmittelbar nach dem Urknall nachempfunden. Dafür werden Protonen mit einem an die Lichtgeschwindigkeit grenzendem Tempo aufeinander geschossen und minütlich Millionen von Kollisionen erzeugt - wie nach dem Urknall, als das Higgs-Feld in Aktion getreten sein soll. Riesige Detektoren registrieren diese Ereignisse, unvorstellbare Datenmengen werden von zahlreichen Rechenzentren ausgewertet. Nur ein Bruchteil der Kollisionen kann für den Nachweis des Higgs-Teilchens genutzt werden - weshalb die Suche so komplex ist.

Was genau besagt das Standardmodell?

Das Standardmodell hat in der Physik etwa den Rang der Evolutionstheorie in der Biologie. Es gilt als die beste Erklärung, wie im Universums die 12 Elementarteilchen und vier Grundkräfte oder fundamentale Wechselwirkungen (Gravitation, elektromagnetische Kraft sowie starke und schwache Kernkraft) zusammengehören. Mit den Daten vom Cern könnten auch andere Phänomene beleuchtet werden - etwa die Theorie der dunklen Materie, die einen Großteil der bislang unentdeckten Masse des Universums ausmachen soll.

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