https://www.faz.net/-gqz-yr3l

Teilchenphysik : Ein Buckel sorgt für Aufregung

Die amerikanische Konkurrenz des CERN: Das Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia (Illinois) Bild: AP

Eine neue Naturkraft? Nach einer rätselhaften Entdeckung am amerikansichen Fermilab springt die Spekulationsmaschine an. Ist am Ende gar das Higgs-Teilchen entdeckt worden? Deutsche Physiker sind skeptisch.

          3 Min.

          Dass ein einzelner Buckel für großes Aufsehen sorgt, ist selten. Nicht so in der Teilchenphysik. Dort wecken markante Erhebungen recht schnell das Interesse, besonders dann, wenn sie dort auftreten, wo man sie nicht erwartet. Schließlich hat sich hinter so manchem Buckel in einer ansonsten glatten Zerfallskurve - die Physiker sprechen von einer Resonanz - schon so manche bedeutende Entdeckung aufgetan. Ein unerwartete Resonanz könnte auf ein bislang unbekanntes Teilchen hindeuten oder einen neuen physikalischen Effekt offenbaren, der die bisherige Vorstellung vom Aufbau der Welt über den Haufen wirft.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Von einer Nachricht sind die Teilchenphysiker Mitte dieser Woche konfrontiert worden, eine internationale Forschergruppe habe bei Kollisionsexperimenten am Fermilab (Fermilab) bei Chicago in einem Teilchenzerfall eine Resonanz gemessen, die sich von dem Untergrundrauschen deutlich hervorhebe. Die Daten stammen aus Experimenten der CDF-Kollaboration aus dem vergangenen Jahr, als man in dem 6,5 Kilometer langen Tevatron-Beschleuniger energiereiche Wasserstoffkerne und ihre Antiteilchen mit großer Wucht frontal aufeinander prallen ließ.

          Seit vierzig Jahren auf der Fahndungsliste

          Eine italienische Doktorandin - Viviana Cavaliere von der University of Illinois in Urbana Campaign (Viviana Cavaliere) - hat bei der Datenanalyse von einigen zehntausend Kolisionen nun jene Resonanz aufgespürt, die bei einer Kollisionsenergie von etwa 144 Gigaelektronenvolt liegt. (Gigaelektronenvolt ist die typische Energieeinheit der Teilchenphysiker). Die Forschergruppe, die ihre Ergebnisse auf arxiv.org (arxiv.org), einer der wichtigsten Online Plattformen für wissenschaftliche Vorabdrucke, jetzt veröffentlicht hat, ist sehr zurückhaltend, was die Interpretation des Befunds betrifft - schließlich ist man sich in der aus fast 500 Forschern bestehenden Gruppe untereinander selbst noch nicht einig, welche Schlüsse zu ziehen sind.

          Kernforschungszentrum Cern : Kleiner Urknall in der Schweiz

          Dennoch läuft die Spekulationsmaschine bereits auf Hochtouren. „Niemand weiß, was es ist“, sagte Christopher Hill, Theoretiker des Fermilab, der New York Times an diesem Mittwoch. Doch sollte etwas dran sein, dann könnte es sich seiner Ansicht nach um eine der wichtigsten Entdeckungen der vergangenen fünfzig Jahre handeln. Hinter den Kulissen und in einschlägigen Blogs wird bereits über die Ursachen des Buckels munter spekuliert. Als Erklärung werden eine bislang unbekannte Variante des Higgs-Teilchens herangezogen, aber auch eine unbekannte fünfte Naturkraft, die sich von den bekannten vier Kräften - der Gravitation, der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung sowie von der starken Kernkraft - unterscheidet und bei extremen kleinen Abständen zutage tritt, wie sie typischerweise bei Teilchenkollisionen auftreten.. Besonders die Entdeckung des Higgs-Teilchens wäre eine Sensation, da es schon seit vierzig Jahren auf der Fahndungsliste der Teilchenjäger steht und erklären könnte, warum alle bekannten Elementarteilchen eine Masse haben.

          Ein Hinweis, noch kein Beweis

          Eher skeptisch zeigt sich dagegen Thomas Müller vom Institut für Experimentelle Kernphysik des Karlsruher Instituts für Technologie. „Ich glaube nicht, dass es sich um das Higgs handelt, nach dem wir schon so lange suchen, dazu müsste es anders zerfallen als man es beobachtet“, sagt der Teilchenphysiker, der sowohl am europäischen Forschungszentrum Cern forscht , als auch im CDF-Team des Fermilabs mitarbeitet. Auch Müllers Kollege Jan Lueck, der die Daten gut kennt, bezweifelt, dass es ein physikalischer Effekt ist. „Dazu ist die Signifikanz der Resonanz mit drei Sigma noch zu gering, um defintive Aussagen machen zu können “. Um von einer Entdeckung zu sprechen, müsste die Signifikanz fünf Sigma betragen, ansonsten ist es nur ein Hinweis. Erschwerend kommt hinzu, dass das CDF-Experiment das einzige Experiment ist, dass diesen Buckel bislang gesichtet hat. „Er ist da, und unsere Modelle können ihn bislang nicht erklären“, sagt Lueck. Von den zehntausend Kollisionen sind es rund 250 Ereignisse, die über den Untergrund herausragen und den Buckel verursachen. Die Unsicherheit beträgt aber noch rund +/- 80 Ereignisse - zuviel für eine klare Aussage.

          Nun müssen andere Experimente zeigen, ob an dem Befund etwas dran ist. Gefragt sind vor allem die D0-Kollaboration des Fermilabs, die ihren Detektor D0 ebenfalls am Tevatron betreiben und bei der Durchmusterung ihrer Daten auch auf die vermeintliche Resonanz stoßen müssten, sowie die Forscher des Forschungszentrums Cern. Letztere lassen in ihrem Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider, Wasserstoffkerne mit einer 3,5 Mal so hohen Energie aufeinanderprallen wie im Tevatron. An was es noch mangelt, ist eine hohe Intensität der umlaufenden Teilchenstrahlen. Dann könnte sich bald zeigen, ob sich eine neue Physik aufgetan oder nur eine statistische Fluktuation in den Daten der CDF-Forscher gespukt hat.

          Aus für Tevatron-Beschleuniger im Herbst

          Eine spektakuläre Entdeckung würde den Teilchenforschern des größten amerikanischen Forschungszentruims grade recht kommen. Denn noch im September dieses Jahres wird der Tevatron-Beschleuniger nach fast dreißig Jahren Betriebszeit auf einen Beschluss des amerikanischen Energieministeriums hin seinen Betrieb einstellen.Mit der Entscheidung könnten sich endgültig die Hoffnungen zerschlagen, dass man dort die ersten Hinweise auf die Existenz des Higgs-Teilchens findet, dem letzten noch fehlenden Baustein der Elementarteilchenphysik. Den Experimenten am Tevatron sind einige bahnbrechende Entdeckungen wie die des schweren Top-Quarks zu verdanken

          Weitere Themen

          Duell der ewig Oscarnominierten

          „Hillbilly Elegy“ auf Netflix : Duell der ewig Oscarnominierten

          Die Verfilmung der „Hillbilly Elegy“ zeigt etwas überdramatisiert, dass der amerikanische Traum ein Monopoly-Spiel ist. Aber eigentlich geht es um etwas ganz anderes: Wer bekommt den nächsten Oscar, Amy Adams oder Glenn Close?

          «Gabriel» von George Sand Video-Seite öffnen

          Spielplanänderung : «Gabriel» von George Sand

          Jella Haase, bekannt aus „Fack ju Göhte“ und „Berlin Alexanderplatz“, entdeckt unter der Regie der jungen Regisseurin Laura Laabs die Abgründe des kapitalistischen Systems und das anarchistische Wesen des weiblichen Geschlechts in einem bislang noch nicht uraufgeführten Text der französischen Schriftstellerin George Sand.

          Topmeldungen

          Vor der Bund-Länder-Schalte : Die Suche nach dem Weihnachtsfrieden

          Größtenteils unterstütze sie die Corona-Überlegungen der Länder, sagt die Kanzlerin vor den Gesprächen am Mittwoch. Der Bundespräsident warnt vor einer Spaltung der Gesellschaft – und der Antisemitismusbeauftragte vor wachsendem Judenhass.
          Gute Bekannte: Joe Biden mit dem früheren amerikanischen Außenminister John Kerry, der Sonderbeauftragter für Klimaschutz werden soll

          Team aus alten Weggefährten : Das soll Bidens Kabinett werden

          Mehr Frauen, weniger schillernde Figuren – und ein deutliches Bekenntnis zum Klimaschutz: Joe Bidens künftiges Kabinett bildet einen deutlichen Kontrast zu dem seines Amtsvorgängers.
          Scheinbar kühlschranktauglich: der in Oxford entwickelte Corona-Impfstoff

          Anti-Corona-Serum aus Oxford : Haben die Briten den Impfstoff für alle?

          Es passt nicht in das britische Selbstverständnis, dass deutsche und amerikanische Forscher zuerst einen Impfstoff präsentiert haben. Also preist man im Königreich die Kühlschranktauglichkeit der Substanz.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.