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: Ein Teilchen für unser Weltbild

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Das musste es einfach geben. Die Physiker waren sich sicher. Experimente zu Beginn des 19. Jahrhunderts hatten zweifelsfrei gezeigt, dass es sich bei Licht um Wellen handelt, um Schwingungen, ähnlich denen des Schalls, nur sehr viel schnellere.

          Das musste es einfach geben. Die Physiker waren sich sicher. Experimente zu Beginn des 19. Jahrhunderts hatten zweifelsfrei gezeigt, dass es sich bei Licht um Wellen handelt, um Schwingungen, ähnlich denen des Schalls, nur sehr viel schnellere. Und seit den 1860er Jahren gab es auch eine geniale Theorie, aus der solche lichtschnellen Schwingungen folgten. Alles passte zusammen. Einzig das schwingende Medium war noch nicht nachgewiesen. Es musste aber existieren, so wie ja auch die Luft existieren muss, wenn es Schallwellen geben soll. Also galt es, diesen sogenannten Äther endlich aufzuspüren.

          Das war die Situation um das Jahr 1880. Heute sind die Physiker wieder auf dringender Suche nach etwas, ohne das sie sich die Welt nicht vorstellen könnten. Denn es ist der letzte noch unbeobachtete Baustein einer experimentell ansonsten ungeheuer erfolgreichen und konzeptionell ungeheuer schlüssigen Theorie. Es muss es einfach geben, das Higgs-Boson.

          An Aufwand, es zu finden, hat es nicht gefehlt (siehe "Irgendwo zwischen 115 und 145 GeV"). Zu seinem Nachweis bedarf es großer Beschleuniger wie des Tevatrons im Fermi National Laboratory bei Chicago, wo geladene Teilchen in einem über sechs Kilometer langen ringförmigen Rohr auf das Billionenfache ihres Energiegehalts im Ruhezustand beschleunigt werden, um dann mit entsprechendem Schmackes zu kollidieren. Am kommenden Freitag wird das Tevatron nach fast 30 Dienstjahren abgeschaltet, womit sich die Erwartungen nun ganz auf seinen zeitweiligen Konkurrenten richten. Der Ring des Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kernforschungszentrum Cern bei Genf hat einen Umfang von 27 Kilometern und kann Protonen mit einer Wucht zusammenstoßen lassen, dass dabei auch Higgs-Bosonen entstehen müssen - wenn es sie denn gibt.

          Aber geben muss es sie. Denn sonst könnten sich die Physiker etwas nicht erklären, das für ihre Wissenschaft ähnlich grundlegend ist, wie es seinerzeit die Lichtwellen waren: die Masse.

          Denn Masse ist für Physiker nicht nur das, was einem Klumpen Materie in einem Schwerefeld Gewicht verleiht. Es ist auch das, was den Klumpen träge macht, so dass man Energie aufwenden muss und kann, um ihn zu beschleunigen oder abzubremsen. Teilchen, die keine Masse haben, lassen sich nicht abbremsen, sondern sausen stets mit exakt Lichtgeschwindigkeit durch die Gegend. Dass nicht alle Teilchen so sind, sondern dass es welche gibt, die an einem Ort verharren können, um miteinander Protonen und Neutronen, daraus Atomkerne und Atome und daraus Moleküle, Zellen, Steine, Bäume und Planeten zu bilden, das ist eine Voraussetzung unserer Existenz. Zwar machen die addierten Einzelmassen aller Elementarteilchen, aus denen wir bestehen, nur etwa ein Prozent dessen aus, was unsere Badezimmerwaage anzeigt - alles Übrige ist die Bindungsenergie dieser Teilchen untereinander, welche nach Einstein ebenfalls Schwere und Trägheit nach sich zieht. Doch diese Bindungen gibt es nur, weil die beteiligen Teilchen auch in freiem Zustand eine kleine Masse haben. Woher kommt die?

          Die Antwort der meisten Physiker darauf lautet: vom Higgs-Feld. Benannt ist es nach Peter Higgs, einem heute emeritierten Professor an der University of Edinburgh, der die Existenz eines solchen Feldes in den sechziger Jahren erwogen hatte. Danach ist die Masse der Teilchen nichts anderes als ihre Wechselwirkung mit einem Kraftfeld. Dieses kann man sich wie eine Ansammlung von durstigen Stehparty-Gästen in einem Raum vorstellen, in den plötzlich ein Kellner mit Getränken tritt. Die Gäste werden sich um ihn scharen, so dass er nun langsamer vorankommt. Ähnlich würde es einer prominenten Person ergehen, die plötzlich den Saal betritt. Sie würde mit der Traube mitlaufender Neugieriger um sich herum zudem auch nicht mehr gut abbremsen können - der Pulk hat ihr eine Trägheit verliehen. Dem Kellner wie dem Star ergeht es also ähnlich wie einem Teilchen, das mit dem Higgs-Feld interagiert und dadurch eine Masse bekommt.

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