• 12.07.2017
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Teilchenphysik: Fünf Jahre Higgs-Boson: Ein Teilchen gibt seine Geheimnisse preis

Higgs boson: Protons collide at 14 TeV in this simulation from CMS, producing four muons. Lines denote other particles, and energy deposited is shown in blue
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Higgs boson: Protons collide at 14 TeV in this simulation from CMS, producing four muons. Lines denote other particles, and energy deposited is shown in blue
Higgs boson: Protons collide at 14 TeV in this simulation from CMS, producing four muons. Lines denote other particles, and energy deposited is shown in blue (Bild: CMS)

Die Forschungswelt der Teilchenphysik trifft sich dieser Tage in Venedig zur Internationalen Konferenz für Hochenergiephysik. Das CERN nutzt die Gelegenheit, seine neuesten Erkenntnisse über das Higgs-Boson zu präsentieren - genau fünf Jahre nach seinem Nachweis.

Die letzten zwei Jahre habe der Large Hadron Collider (LHC) am CERN wie ein Schweizer Uhrwerk funktioniert und eine grosse Menge Daten geliefert, die alle Erwartungen übertroffen haben, hielt das Forschungszentrum CERN bei Genf in einer Mitteilung fest. Ein Teil der Experimente war den Geheimnissen des Higgs-Bosons gewidmet, dessen Nachweis das CERN vor fünf Jahren im Juli 2012 bekannt gab.

Die ersten Beobachtungen des auch als "Gottesteilchen" bezeichneten Bosons beruhten auf seinem Zerfall zu anderen Bosonen, nämlich W-, Z- und ?-Bosone. Nun hätten die ATLAS- und CMS-Forschungskonsortien beobachtet, dass das Higgs-Teilchen auch direkt zu Elementarteilchen namens Fermionen zerfällt, nämlich Quarks und Leptonen, schrieb das CERN.

Standardmodell bestätigt

Damit bestätigen sich Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik über die Eigenschaften des "Gottesteilchens": Das Modell sagt diese Art von Zerfall für die Hälfte aller Zerfallsereignisse voraus.

Dieser Nachweis sei ein wichtiger Meilenstein in der Erforschung der Eigenschaften des Higgs-Boson, kommentierte ATLAS-Sprecher Karl Jakobs. "Es ist wichtig, um seine kurze Lebensdauer zu verstehen und nach indirekten Beweisen für andere, seltenere Zerfallsarten zu suchen."

Dank der grossen Datenmengen können die Forschenden auch anderen Aspekten des Standardmodells mit grösserer Genauigkeit auf den Zahn fühlen. Dieses mathematische Modell beschreibt einen Teil des Universums mit seinen Teilchen und Kräften sehr gut. Es wurde immer wieder in Experimenten bestätigt. Jedoch passen einige ganz elementare Dinge - wie beispielsweise die Gravitationskraft - nicht recht in dieses Modell hinein. Forschende suchen daher mit immer präziseren Messmethoden nach Hinweisen auf eine neue, umfassendere Theorie.

Die Masse der Dinge

Das Higgs-Boson ist ein Elementarteilchen und einer der wichtigsten Bausteine des Standardmodells: Mit dem sogenannten Higgs-Mechanismus wird erklärt, wie die anderen Teilchen - also die Grundbausteine der Materie - ihre Masse erhalten. Der Name "Gottesteilchen" spielt darauf an, dass es ohne die Wirkung dieses Teilchens keine Sterne, Planeten oder Menschen gäbe.

Der Mechanismus wurde bereits Jahrzehnte vor dem experimentellen Nachweis des Higgs-Boson theoretisch vorhergesagt - unabhängig voneinander vom Briten Peter Higgs und dem Belgier François Englert, die 2013 den Physik-Nobelpreis erhielten.

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