LHC: Erkennen, was die Welt zusammenhält

Higgs-Boson

Eines der Ziele des LHC ist es, das sogenannte Higgs-Boson oder Higgsteilchen, zu finden. Der schottische Physiker Peter Higgs hatte die Existenz dieses Teilchens bereits in den 60er-Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt. Bislang konnte es jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Entstehen soll es aus der Kollision von Protonen. Allerdings können die Wissenschaftler kaum darauf hoffen, das Teilchen selbst zu sehen: Da es für ein subatomares Teilchen sehr schwer ist - seine Masse könnte 100- bis 200-mal so groß sein wie die eines Protons -, ist es instabil und zerfällt in Bruchteilen von Sekunden. Atlas und CMD sollen aber seine Reste registrieren können: spezielle Muster aus Streifen und Spiralen.

Rolf-Dieter Heuer Die Wissenschaftler messen diesem Teilchen eine große Bedeutung bei. Mit seiner Hilfe wollen sie erklären, woher Elementarteilchen ihre Masse bekommen. "Wir haben ein mathematisches Gerüst in der Teilchenphysik, das die Wechselwirkung zwischen den Teilchen erklärt. Das funktioniert hervorragend, aber leider nur für masselose Teilchen. Wir wissen nun aber, dass Teilchen eine Masse haben und der Higgs-Mechanismus erklärt, wie Teilchen zu einer Masse kommen können. Der Higgs-Mechanismus beschreibt eine Wechselwirkung der Teilchen mit dem sogenannten Higgs-Feld. Dieses Feld erzeugt durch die Wechselwirkung mit sich selbst wieder ein Teilchen, das Higgs-Teilchen. Wenn wir das Higgs-Teilchen finden, dann wissen wir, dass es den Higgs-Mechanismus gibt und damit haben wir die Erklärung im Standardmodell für die Masse der Elementarteilchen", erklärt Rolf-Dieter Heuer im Gespräch mit dem Internetportal Welt der Physik. Heuer ist derzeit Forschungsdirektor am Hamburger Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) und übernimmt im Januar 2009 den Chefposten am CERN.

Dunkle Materie

Neben dem Higgs-Teilchen erhoffen sich die Wissenschaftler von den Experimenten im LHC neue Erkenntnisse über die dunkle Materie: Nach den derzeitigen Erkenntnissen der Forschung macht Materie, wie wir sie kennen, nur etwa fünf Prozent des Universums aus. Der Rest besteht zu einem Viertel aus unsichtbarer dunkler Materie und zu drei Vierteln aus dunkler Energie, die für die Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Beide werden dunkel genannt, weil die Materie und die Träger der Energie keine optischen oder elektromagnetischen Wellen abstrahlen und deshalb nicht zu sehen sind.