© Ch. Flemming, Nobelpreisträgertagungen Lindau
Begeistert: Felicitas Pauss, David Gross, Martinus Veltman, Carlo Rubbia, George Smoot (v.l.)
Es scheint fast so, als hätten die Organisatoren des diesjährigen Nobelpreisträgertreffens bei der Planung bereits gewusst, dass in dieser Woche die Entdeckung des Higgs-Teilchens verkündet wird. Mit diesen Worten eröffnete die österreichische Teilchenphysikerin Felicitas Pauss, die am Forschungszentrum Cern die internationalen Beziehungen koordiniert, die nachmittägliche Diskussionsrunde am Mittwoch. Nur noch wenige Plätze waren frei, jeder im Auditorium schien selbst vom Higgs-Fieber ergriffen und gespannt zu sein, wie die noblen Herren auf dem Podium die verkündeten Ergebnisse des Cern bewerten würden. Auf der Bühne hatten die Teilchenphysiker und Nobelpreisträger David Gross, Martinus Veltman, Carlo Rubbia und der Astrophysiker George F. Smoot Platz genommen. Als Überraschungsgäste hatte man per Videostream den Cern-Theoretiker John Ellis sowie Andreas Höcker vom Atlas-Experiment, Chiara Mariotti vom CMS-Experiment und Burkard Schmidt vom LHCb-Experiment am Cern eingeladen. Die vier Cern-Forscher bekamen spontanen Applaus aus Lindau für ihre sensationelle Entdeckung.
“Carlo, du bist der Vater des Large Hadron Collider, wie fühlst du dich?“, fragte Pauss Rubbia, der von 1989 bis 1993 Generaldirektor des Cern war. Er hatte auch besonderen Grund, stolz zu sein, schließlich hatte der Entdecker der W- und Z-Bosonen der schwachen Wechselwirkung, bereits Anfang der achtziger Jahre die Idee für den LHC geboren, in dem Protonenstrahlen auf gewaltige Energien beschleunigt und frontal zur Kollision gebracht werden können. „Es ist ein großartiger Erfolg, der vielen tausend Wissenschaftlern zu verdanken ist, die an die Entdeckung des Higgs-Teilchens fest geglaubt haben.“ Die Natur sei gnädig gewesen, „dass man das Higgs-Teilchen jetzt in dem Energiebereich nachgewiesen hat, wo man es seit einiger Zeit entsprechend den Vorhersagen des Standardmodells vermutet hat - nämlich bei etwa 126 Gigaelektronenvolt, was der Masse von rund 130 Protonen entspricht.“ Man solle aber vorsichtig sein. „Noch sind die Ergebnisse vorläufig.“
„Laufe mit einem Lächeln herum“
David Gross würde lieber von einem Higgs als dem Higgs sprechen. „Wir kennen bislang nur die Masse und wissen, dass es sich um ein Boson handelt und wie das Teilchen zerfällt. Wir wissen nichts über dessen Spin und ob das Teilchen wirklich elementar, also unteilbar ist.“ Gross erinnerte an die Cooper-Paare in der Supraleitung. Diese hätten auch den Spin 0, bestünden aber bekanntlich aus zwei Elektronen, deren halbzahlige Spins entgegengesetzt gerichtet sind und sich deshalb aufheben. Aber natürlich würde er sich über die Resultate freuen, antwortete er auf Nachfrage. „Ich laufe schon den ganzen Tag mit einem Lächeln herum. Heute ist wirklich ein großer Tag für die Wissenschaft und für die Menschheit.“
Nicht ganz so begeistert zeigte sich dagegen Martinus Veltman. Natürlich sei auch er erfreut gewesen, als er die Ergebnisse gehört habe. Doch auch wenn das neue Teilchen das Higgs-Boson sei, löse es nicht die eigentlichen Fragen der Teilchenphysik. Das Higgs-Boson ist, so Veltman, ein vergleichsweise einfaches Forschungsobjekt. Man sagt es voraus, macht ein großes Experiment und schließlich findet man es. So ähnlich sei das beim Top-Quark, dem schwersten der sechs Quarks, das man 1995 am Fermilab entdeckt hat, auch gewesen. „Aber die wirklich großen Fragen lassen sich nicht so einfach lösen.“ Als Beispiel nannte er eine zentrale - und hervorragend bestätigte - Aussage des Theoriegebäudes: die drei Teilchengenerationen. Warum haben wir genau sechs Quarks und sechs Leptonen, die wir ihrer Masse entsprechend in drei Familien einordnen können? „Es gibt noch keinen experimentellen Befund, der diese Frage beantworten könnte, geschweige denn ein Experiment. Ebenso wenig ist die Teilchenphysik in der Lage, die enorme Spannbreite der Teilchenmassen zu erklären, von den fast masselosen Neutrinos über die leichten Elektronen bis hin zum Schwergewicht, dem Top-Quark, das fast so schwer ist wie ein Goldkern. Und jetzt das Higgs. All diese Werte muss man beim gegenwärtigen Stand des Wissens als gegeben hinnehmen. Veltman ist nicht überzeugt, dass die Entdeckung des Higgs-Bosons daran etwas ändern wird.
Die „Zufälligkeit“ des Peter Higgs
John Ellis verriet auf die Frage, wie er den Tag verbracht habe, dass er mit Peter Higgs mehrere Gläser Sekt getrunken habe. „Peter Higgs ist ganz zufällig an den Cern gereist. Er wurde nicht extra für das Seminar eingeladen, wie es so mancher vermuten könnte“, sagte Ellis, der berichtete, wie er vor 36 Jahren Rechnungen anstellte, die zeigten, dass es möglich sei, das Higgs-Boson tatsächlich nachzuweisen. „Es ist phantastisch zu sehen, dass die theoretischen Vorhersagen eingetroffen sind.“ Ellis hofft, dass sich hinter dem vermeintlichen Standardmodell- Higgs ein leichtes supersymmetrisches Higgs-Teilchen verbirgt. Viele hoffen immer noch, obwohl es dafür bislang keinerlei Anzeichen dass man mit dem LHC supersymmetrische Teilchen findet. Bei der Supersymmetrie handelt es sich um einen theoretischen Ansatz, die Elementarteilchen und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte auf eine gemeinsame Basis zu stellen. Dazu wird eine Symmetriebeziehung zwischen den Elementarteilchen und den Bosonen, den Austauschteilchen der Kräfte, gefordert. Das führt allerdings zu zusätzlichen Teilchen, die man aber noch nicht beobachtet hat. „Das Higgs hätte dann fünf Verwandte“, rief Gross ins Publikum.
Warum die beiden Experimente Atlas und CMS leicht voneinander abweichende Werte für die Masse des Higgs-Bosons gemessen hätten und warum der gemessene Wirkungsquerschnitt doppelt so groß sei wie der theoretisch vorhergesagte Wert, fragte Carlo Rubbia Andreas Höcker und Chiara Mariotti. Beide hatten die gleiche Antwort. Es seien statistische Fluktuationen, keine systematischen Fehler. Mit mehr Daten finden wir gewiss eine bessere Übereinstimmung. Man habe erst ein Drittel der für dieses Jahr zu erwartenden Daten gesammelt. Außerdem will man die Kollisionsrate noch weiter erhöhen, indem man auch schwere Ionen kollidieren lassen will. Nach der laufenden Messphase wird der LHC zwei Jahre lang pausieren müssen. Dann soll er nämlich aufgerüstet werden, so dass die Protonen mit jeweils 7000 Gigaelektronenvolt (GeV) kollidieren. Derzeit prallen sie mit maximal 4000 GeV aufeinander.
