Das glaube ich nicht
Im Jahr 1964 haben Englert und der 2011 verstorbene Robert Brout sowie kurz darauf und unabhängig von ihnen Peter Higgs eine Hypothese ausgearbeitet, die zunächst fast keine Beachtung fand. Sie versuchten zu erklären, wie die Vermittler der Schwachen Wechselwirkung – später W- und Z-Bosonen genannt und am Forschungszentrum CERN bei Genf entdeckt – zu ihrer trägen Masse kommen. Sie postulierten die Existenz eines bis dahin unbekannten Felds, das das Universum vollständig ausfüllt. Sekundenbruchteile nach dem Urknall änderte sich dieses Feld infolge einer sogenannten Symmetriebrechung. Seither, so die Vorstellung, können Elementarteilchen mit ihm wechselwirken und erhalten dadurch eine Masse. Das „Quant” dieses Feldes, ein extrem kurzlebiger Anregungsstand, ist das Higgs-Teilchen, dessen Existenz Peter Higgs erstmals voraussagte.
Man kann sich diesen Brout-Englert-Higgs-Mechanismus wie eine Schneelandschaft vorstellen: Lichtschnelle Partikel flitzen wie Skifahrer ungehindert über die Oberfläche hinweg, während langsamere, massereiche Teilchen in den Schnee einsinken wie Wanderer. Higgs-Bosonen wären in diesem Bild gewissermaßen einzelne, aufblitzende Schneekristalle.
Das Higgs-Teilchen ist also nicht für die Masse verantwortlich, sondern quasi ein Nebeneffekt. Aber es wurde zum Prüfstein der Theorie, die sich ab Ende der 1960er-Jahre zum Standardmodell der Elementarteilchen entwickelte.
Die Entdeckung
Am 4. Juli 2012 stellten Physiker am Forschungszentrum CERN bei Genf Daten der Detektoren ATLAS und CMS am Large Hadron Collider (LHC) vor, die eindeutig die Entdeckung eines neuen Teilchens mit einer Masse von etwa 125 Gigaelektronenvolt zeigten. Dessen Eigenschaften sind vereinbar mit denen der prognostizierten Higgs-Bosons. Weitere Forschungen bis 2013 konnten es noch genauer charakterisieren. Nichts spricht dagegen, dass es das Higgs-Teilchen ist (oder etwas sehr Ähnliches). Ganz genau wird man es aber erst nach 2015 wissen, wenn der LHC nach seiner gegenwärtigen Wartungsphase wieder in Betrieb geht.
Englert und Higgs hatten sich erstmals kurioserweise erst im Juli 2012 am CERN persönlich getroffen, wohin sie zu der Bekanntgabe des neuen Teilchens angereist waren, und dann wieder im Sommer 2013 auf einer großen Teilchenphysik-Konferenz in Stockholm. „Ich bin sehr glücklich”, sagte Englert in einem Live-Telefonat mit der Schwedischen Akademie der Wissenschaften, das via Internet im Anschluss an die Preisverkündigung übertragen wurde.
bild der wissenschaft gratuliert aus der Ferne. Der bdw-Physik-Redakteur war nicht überrascht, weil er mit der Preisvergabe fest gerechnet hatte, aber umso erfreuter, dass es so kam. Im November-Heft 2012 und im Juni-Heft 2013 berichtete er ausführlich über den Stand der Higgs-Forschungen und darüber, was nun in der Teilchenphysik ansteht.
Standardmodell komplett
Mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens ist das Standardmodell der Elementarteilchen komplett. Das ist jedoch nicht das Ende der fundamentalen Physik, sondern nur der Abschluss eines wichtigen Kapitels.
95 Prozent des Universums sind nach wie vor unbekannt und stecken in der mysteriösen Dunklen Materie und Dunklen Energie, für deren Erklärung eine noch tiefgründigere Theorie nötig ist – wie auch für die Verbindung mit der Schwerkraft (die mit dem Englert-Brout-Higgs-Mechanismus und den Elementarteilchenmassen nichts zu tun hat). Darauf wies auch François Englert im Telefonat mit dem Nobelpreis-Komitee hin. Peter Higgs war von der Akademie telefonisch bis dahin nicht erreicht worden. „Ich werde ihm gratulieren”, sagte Englert.
Nicht ausgezeichnet wurden Tom Kibble, Gerald Guralnik und Carl Hagen, die ebenfalls 1964 und unabhängig von Englert, Brout und Higgs dieselbe Idee ausgearbeitet hatten, deren Publikation aber etwas später erschien. Doch es gibt ja nächstes Jahr wieder einen Physik-Nobelpreis… Und vielleicht werden dann auch CERN-Forscher für ihre grandiose Experimentierkunst bedacht.
Das Higgs-Teilchen war Titelthema in bild der wissenschaft. Hier können Sie die Ausgabe als pdf bestellen.
