Zwei energiereiche Photonen, die vom Zerfall eines Higgs-Teilchens stammen könnten.
Zwei energiereiche Photonen, die vom Zerfall eines Higgs-Teilchens stammen könnten.

Genf/Wien. (est) "Darin besteht das Wesen der Wissenschaft. Zuerst denkt man an etwas, das wahr sein könnte. Dann sieht man nach, ob es der Fall ist, und im allgemeinen ist es nicht der Fall", betonte der britische Philosoph Bertrand Russel. In jahrzehntelanger Arbeit haben Wissenschafter ein Rezept für das Universum zusammengetragen. Es wird als Standardmodell bezeichnet und enthält als Zutaten die zwölf Elementarteilchen, aus denen die Atome der uns vertrauten Materie bestehen. Doch stimmt die Theorie?

Im gegenwärtigen Standardmodell haben die Teilchen keine Masse. Ohne Masse wären jedoch alle Partikel so schnell wie das Licht, es gäbe keine Zusammenballungen - und somit keine Atome, keine Sterne, Planeten oder Menschen. Um dieses Dilemma zu lösen, ersann der britische Physiker Peter Higgs einen Mechanismus, der den Teilchen ihre Masse verleihen soll. Er wird oft verglichen mit einer Party, auf der ein Popstar erscheint. Die Partygäste bilden dabei ein Higgs-Feld: Will der Popstar den Raum durchqueren, scharen sich sofort viele Fans um ihn und verlangsamen somit sein Fortkommen - der Star gewinnt also gewissermaßen an Masse.

Ein Teilchen wie ein Gerücht


Das Higgs-Boson (Teilchen) ist in dieser Analogie wie das Gerücht, ein Popstar durchquere den Raum: Sofort sammeln sich Fans an seinem vermeintlichen Aufenthaltsort. Das Gerücht pflanzt sich durch den Raum fort und verursacht eine wandernde Zusammenballung. Forscher stimmen weitgehend überein, dass das vermeintliche Higgs-Teilchen der letzte fehlende Puzzleteil im Standardmodell vom Aufbau der Materie wäre. Manche nennen es deshalb sogar "Gottesteilchen".

Doch existiert es oder handelt es sich um eine Theorie, die nicht der Fall ist? Mit Argusaugen schaute die Welt am Dienstag nach Genf, wo Wissenschafter des Europäischen Teilchenforschungszentrums Cern über neue Erkenntnisse zu diesem Rätsel unseres Daseins berichteten. Fabiola Gianotti, leitende Wissenschafterin des "Atlas"-Experiments im Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC), musste enttäuschen: "Es wäre extrem freundlich vom Higgs-Boson, hier zu sein", sagte sie: "Aber es ist zu früh."

Bei den Experimenten in dem 27 Kilometer langen Ringtunnel des LHC werden Protonen mit immenser Kraft aufeinander geschleudert. Dabei entstehen unterschiedliche Folgeteilchen - die Forscher hoffen auch auf Higgs-Bosone. Atlas und CMS sind die beiden Universaldetektoren, mit denen die Experimente gegenseitig überprüft werden können.

Warum es Masse gibt


"Nach zwei Jahren können wir nahezu den gesamten Messbereich ausschließen, von 127 bis 600 Giga-Elektronenvolt (GeV)", erklärt Manfred Krammer, als stellvertretender Direktor des Instituts für Hochenergie-Physik in Wien am CMS-Experiment beteiligt. Das Teilchen könne sich somit nur mehr innerhalb von 115 bis 127 GeV bewegen.

Im noch erlaubten Massenbereich habe CMS eine Anhäufung von Ereignissen beobachtet, die mit der Interpretation als Zerfälle von Higgs-Bosonen verträglich sind und der Vorhersage des Standardmodells entsprechen. Jedoch sei die Anzahl der Ereignisse zu klein, um eine genaue Aussage zu treffen. Auch im Atlas-Experiment sei eine unerwartet hohe Anzahl von Kandidaten im selben Massenbereich beobachtet worden. "Die Chancen, dass es hier existiert, stehen 50 zu 50", sagt Krammer zur "Wiener Zeitung".

Bis Ende 2012 erwartet man in beiden Experimenten eine drei- bis vierfach höhere Datenmenge. Damit sollte die Frage der Existenz oder auch der Nicht-Existenz des Higgs-Bosons endgültig beantwortet werden. Kann es nicht nachgewiesen werden, "gilt als bewiesen, dass die einfachste Theorie, die Masse erklärt, nicht richtig ist", sagt Krammer. Dann wollen die Physiker bis 2020 mit einer anderen Theorie erklären, warum es Masse gibt: "Wie schnell das wirklich klappt, ist allerdings abhängig vom Mechanismus, den die Natur für uns vorgesehen hat", so Krammer.