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Das Gottesteilchen : Jagd nach einem Phantom

Der sechs Kilometer lange Tevatron-Beschleuniger am Fermilab Bild: Fermilab

Higgs-Teilchen, wo bist Du? Jetzt haben auch die Forscher des Fermilab Hinweise auf die Existenz des langgesuchten Bausteins der Materie gefunden. Für eine zweifelsfreie Entdeckung reichen die Daten jedoch nicht aus.

          So dicht auf den Fersen wie derzeit sind die Teilchenphysiker dem Higgs-Teilchen noch nicht gewesen. Nachdem im vergangenen Dezember die Forscher des europäischen Forschungszentrums Cern erste Hinweise für die Existenz des letzten fehlenden Bausteins des Standardmodells der Teilchenphysik gefunden haben wollen, verkünden nun auch die Forscher des Fermilabs bei Chicago, dass sie entsprechende Indizien in ihren Daten entdeckt hätten. Zwar ist der Tevatron-Beschleuniger des Fermilabs seit September des vergangenen Jahres nicht mehr in Betrieb. Die Ergebnisse, die in dieser Woche auf einer Tagung in La Thuile in Norditalien vorgestellt wurden, stützen sich aber auf die unzähligen Messungen der vergangenen zehn Jahre. Insgesamt sind in dieser Zeit Protonen und deren Antiteilchen fünfhundertbillionenmal im Tevatron-Beschleuniger kollidiert.  

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Gute Übereistimmung

          Die Daten der Experimente D0 und CDS am Tevatron-Beschleuniger siedeln das Higgs, wie die Physiker das Higgs-Teilchen nennen, in einem Massebereich zwischen 115 und 135 Milliarden Elektronenvolt (Gigaelektronenvolt, GeV) an. In etwa diesem Bereich - zwischen 124 und 126 GeV - hatten auch die Forscher des Cern mit dem „Large Hadron Collider“ (LHC) eine Überhöhung in ihren  Messwerte beobachtet. Allerdings sind die Wissenschaftler diesseits und jenseits des Atlantiks noch weit davon entfernt, von der Entdeckung der Higgs-Teilchens sprechen zu können. Es könnte sich bei den Messungen am Cern wie am Fermilab um statistische Fluktuationen handeln. Die Signifikanz der Überhöhung der Messwerte ist mit knapp  drei Sigma  zu gering. Um von einer Entdeckung zu sprechen, müssten es fünf Sigma sein, sonst ist es nur ein Hinweis. So reichen die bislang gewonnenen Daten noch immer nicht für eine definitive Aussage über die Existenz und Nichtexistenz zu treffen.

          Noch viel zu früh

          „Das Ende des Spiels bei der Suche nach dem Higgs-Teilchen ist eingeläutet“, kommentiert Jim Siegrist, wissenschaftlicher Direktor für Hochenergiephysik des Department of Energie, das den Tevatron-Beschleuniger bis zu seinem Betriebsende unterhalten hat. Pier Oddone, Chef des Fermilabs, dankt den Wissenschaftlern in aller Welt, die an den beiden Experimenten D0 und CDF so viele Jahre unermüdlich gearbeitet haben. „Es ist viel zu früh, um  zu sagen, ob man  das Higgs-Teilchen gefunden hat. Die  Experimente sehen weitere resonanzartige Strukturen bei niedrigen Energien“, sagt Joe Incanadela, der Sprecher der Forschergruppe des CMS-Exmeriments, die  am LHC in Genf nach dem Higgs fahndet. Für ihn ist die Existenz des Higgs  immer noch eine offene Frage, die erst durch mehr Daten  benantwortet werden kann. 

          Der Detektor D0 am Tevatron-Beschleuniger
          Der Detektor D0 am Tevatron-Beschleuniger : Bild: Fermilab

          Der  Massensirup im Kosmos

          Die Suche nach dem Higgs zieht sich nunmehr schon fast seit fünfzig Jahren hin. Das Teilchen ist nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannt, der es mit anderen Theoretikern im Jahr 1964 vorhergesagt hat. Die Wissenschaftler haben einen Mechanismus gefunden, mit dem man elegant und schlüssig erklären kann, wie die Elementarteilchen ihre Masse erhalten und warum diese von Teilchen zu Teilchen so unterschiedlich ausfällt. Danach ist das Universum von einem sirupähnlichen Feld, dem Higgs-Feld, durchzogen, das die Elementarteilchen bremst - mal stärker, mal schwächer, mal überhaupt nicht, so wie das Photon, das keine Masse besitzt. Da das Higgs-Teilchen  mit dem Feld nach der Theorie selbst wechselwirken kann, erhält es ebenfalls eine Masse.

          Mit der Existenz des Higgs-Teilchens steht und fällt das Standardmodell, mit dem die Teilchenphysiker den Aufbau der Materie fast lückenlos erklären können. Allein das Higgs-Teilchen fehlt noch als letzter Baustein. Findet man es, wäre das die Krönung des Standardmodells. Findet man es nicht, hätte das Standardmodell eine Lücke. „Ohne das Higgs oder etwas ähnlichem, was den Teilchen ihre Masse verleiht, wäre die Welt heute anders,  als  wir sie sehen“, sagt Giovanni Punzi, Cosprecher der Forschergruppe des D0-Experiments.      

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