Zehn Jahre seit dem Higgs-Boson. Und danach? | Wissenschaft | Ausführliche Wissenschafts- und Technologieberichterstattung | DW

Startseite » Zehn Jahre seit dem Higgs-Boson. Und danach? | Wissenschaft | Ausführliche Wissenschafts- und Technologieberichterstattung | DW
Zehn Jahre seit dem Higgs-Boson.  Und danach?  |  Wissenschaft |  Ausführliche Wissenschafts- und Technologieberichterstattung |  DW

Eine der größten wissenschaftlichen Entdeckungen unserer Zeit wurde vor einem Jahrzehnt angekündigt, als Teilchenphysiker das Higgs-Boson entdeckten, ein flüchtiges und schwer fassbares subatomares Teilchen, das zur Erklärung vieler wichtiger wissenschaftlicher Fragen beigetragen hat, einschließlich der Frage, wie grundlegende Teilchen zu ihrer Masse kommen.

Das Higgs-Boson wurde von Forschern entdeckt, die am Large Hadron Collider (LHC) des CERN, Europas Labor für Teilchenphysik, arbeiten. Der LHC ist eine der größten und teuersten wissenschaftlichen Einrichtungen der Welt und wird am 5. Juli nach dreijähriger Wartung wieder in Betrieb genommen. Es wird fast vier Jahre lang rund um die Uhr in Betrieb sein.

Dieses Mal wird der Collider eine beispiellose Energie von 13,6 Teraelektronenvolt (TeV) verwenden, um Protonenstrahlen für Experimente zu beschleunigen und zu kollidieren. Dies wird die dritte von fünf Datensonden sein, die durch den Collider ermöglicht werden. Die ersten beiden Tests verwendeten Energien von 6,5 bzw. 13 TeV, um Kollisionen zu erzeugen.

Auf der Grundlage der Daten, die während der ersten beiden Zyklen des Experiments gewonnen wurden, wurden etwa 3.000 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht. Wissenschaftler erwarten ähnliche Ergebnisse von diesem Rennen.

Aber zuerst: Was ist das Higgs-Boson?

Die Erkennung des Higgs-Teilchens – entdeckt im Jahr 2012, fast fünf Jahrzehnte nach seiner ersten Vorhersage – hat zu einer Reihe wissenschaftlicher Entdeckungen geführt, darunter das vollständige Standardmodell der Teilchenphysik. Es ist die detaillierteste Beschreibung der subatomaren Welt, die Elektronen, Protonen, Bosonen und Quarks umfasst.

„Das Higgs-Boson ist ein sehr feines Mikroskop, um nicht nur die Natur, sondern auch die Funktionsweise der Hochenergiephysik zu verstehen“, sagte Fabiola Gianotti, Generaldirektorin des CERN.

Das Higgs-Boson war so schwer zu finden, dass es ursprünglich vom Nobelpreisträger Leon Lederman, der 1993 ein populäres Buch über das Higgs-Boson veröffentlichte, als „verdammtes Teilchen“ bezeichnet wurde. Der Spitzname wurde später nach einer Gegenreaktion in „God Particle“ geändert von kirchlichen Einrichtungen.

Werden wir neue subatomare Teilchen finden?

Als diese Frage den CERN-Wissenschaftlern bei einer kürzlichen Pressekonferenz gestellt wurde, antwortete Gian Guidice, der Leiter der Abteilung für Theoretische Physik des CERN, mit seiner eigenen: „Wenn Sie Charles Darwin von seiner Galapagos-Reise zurückkommen sehen, würden Sie ihn fragen, wie Hast du viele neue Vögel gesehen? Oder fragen Sie vielleicht: Was verstehen Sie am besten über die Logik der Evolution? Ich würde sagen, die zweite Frage ist interessanter“, sagte er.

Guidice sagte, der LHC sollte als ein Werkzeug betrachtet werden, das verwendet werden kann, um unser Verständnis der Entwicklung des Universums zu erweitern, und nicht als eine Maschine, die einfach neue Teilchen erzeugt.

Er sagte, CERN sei mehr daran interessiert, neue wissenschaftliche Prinzipien zu entdecken, als „blind hinter der Entdeckung des Phänomens herzulaufen“.

Vertiefen Sie unser Wissen

Die dritte Periode des LHC zielt darauf ab, unser Wissen über grundlegende wissenschaftliche Prinzipien zu verbessern. Die Teilchenphysik habe sich in den zehn Jahren seit der Entdeckung des Higgs-Bosons mehr verändert als in den 30 Jahren davor, sagte Guidice.

„Die Entdeckung eines neuen Teilchens ist bedeutsam, aber es ist Teil des allmählichen Erkenntnisprozesses. Zu verstehen, warum sich das Higgs-Boson so verhält, wie es sich verhält, ist der wichtigste Teil des Prozesses“, sagte er und fügte dies als nächstes hinzu race könnte dabei helfen.

Ein besseres Verständnis des Higgs-Bosons könnte sogar dazu beitragen, die Entstehung unseres Universums zu beleuchten. Die Expedition wird eine beispiellos genaue Untersuchung von Quark-Gluon-Plasma (QGP) ermöglichen – einem Zustand der Materie, der in den ersten 10 Mikrosekunden nach dem Urknall existierte.

Das Higgs-Boson-Teilchen hilft, das Standardmodell der Physik zu erklären.

Daten „ignoriert“

Luca Malgeri, Sprecher des Compact Muon Solenoid (CMS)-Experiments, sagte, die nächste Kampagne werde es den Forschern ermöglichen, ihre Statistiken zu Higgs und anderen verwandten Projekten zu „verdoppeln“. Wissenschaftler werden in der Lage sein, ihre Aufmerksamkeit auf Daten zu richten, die in den vorherigen Läufen „ignoriert“ wurden, weil sie zu klein waren, um sie genau zu erkennen oder zu messen, sagte er.

So sollen in der dritten Phase „Myonen“ untersucht werden – elektronenähnliche Elementarteilchen mit deutlich größerer Masse.

Der CERN-Theoretiker Michelangelo Mangano sagte, Wissenschaftler könnten die Daten verwenden, um „zum ersten Mal zu bestätigen“, dass Myonen auch durch den Higgs-Mechanismus an Masse gewinnen.

Malgeri sagte, er denke, dass die Forscher in Runde drei eine Schwelle hinsichtlich der Genauigkeit der Daten erreichen könnten.

„Hier erwarten wir Diskrepanzen in unserem derzeitigen Verständnis unserer Theorien über das Verhalten von Higgs-Bosonen“, sagte er.

Andere mögliche Entdeckungen

Auch das Wissen der Forscher zur Dunklen Materie soll sich mit dem dritten Durchlauf verbessern. Während die Meinungen über die Fähigkeit des Colliders, dunkle Materie zu entdecken, geteilt sind, glauben einige Wissenschaftler, dass die Untersuchung des Zerfalls des Higgs-Bosons sie dorthin führen könnte.

Der Start von LHC Run 3 wird am 5. Juli ab 16:00 Uhr (MESZ) live in den sozialen Medien des CERN und der hochqualitativen Eurovision-Satellitenverbindung gestreamt.

Bearbeitet von: Clare Roth