IMHO Ist es Higgs oder nur sein Zwillingsbruder?

Der Teilchenbeschleuniger LHC hat heute sein erstes wirklich großes Ergebnis geliefert, schreibt der Astronom und Blogger Florian Freistetter. Aber damit beginne die eigentliche Forschung erst. Entdeckungen in der Teilchenphysik seien kompliziert.

Der Nature-Journalist Geoff Brumfiel stellte heute während der Pressekonferenz am europäischen Kernforschungszentrum Cern die Frage, die sich wohl auch alle anderen gestellt haben: "So, have you found the Higgs or what?"

Gerüchte über eine mögliche Entdeckung machten schon seit Wochen die Runde. Zur Eröffnung der heute beginnenden Teilchenphysik-Konferenz ICHEP 2012 wurden zwei spezielle Vorträge am Cern angekündigt, die sich mit dem aktuellen Status der Suche beschäftigen sollen. Und spätestens als bekanntwurde, dass Peter Higgs selbst zu diesen Vorträgen eingeladen wurde, war klar, dass irgendetwas Besonderes bevorstehen muss.

Hat man nun also endlich das Higgs-Teilchen entdeckt? Eine lange Suche hätte dann ein glückliches Ende gefunden. 1964 veröffentlichten Peter Higgs und fünf andere Physiker eine neue physikalische Hypothese, die die Existenz eines neuen Teilchens vorhersagte. Dieses Teilchen sollte die immer noch unbeantwortete Frage klären, warum die Elementarteilchen eine Masse haben. Die Theorie war wunderbar, nur das Teilchen selbst blieb unentdeckt.

"Entweder das Higgs-Teilchen ist da oder es ist nicht da"

Jetzt, fast 50 Jahre später, scheint es endlich so weit zu sein. Wissenschaftler der beiden großen Teilchendetektoren Atlas und CMS präsentierten heute Vormittag die Resultate ihrer bisherigen Arbeit. Schon vergangenes Jahr im Dezember zeichnet sich ab, dass da irgendetwas ist. Entdeckungen in der Teilchenphysik sind allerdings kompliziert. Entweder das Higgs-Teilchen ist da oder es ist nicht da, könnte man ja denken. Man braucht doch also einfach nur nachsehen, oder? Die Realität ist leider viel verwirrender. Ich habe das zwar schon an anderer Stelle ausführlich beschrieben, fasse das Problem aber noch einmal kurz zusammen.

Elementarteilchen wie das Higgs-Boson sind nicht lange stabil. Sie wandeln sich in Sekundenbruchteilen in andere Teilchen um. Und nur die kann man messen. Diese Zerfallsprodukte können aber auch auf ganze andere Art und Weise entstehen, ganz ohne Higgs. Mit einem Teilchenbeschleuniger lässt man also möglichst viele Teilchen bei möglichst hohen Energien zusammenkrachen, um möglichst viele Zerfallsprodukte zu erzeugen.

Dann erstellt man eine Vorhersage, wie viele bestimmte Zerfallsprodukte man bekommen müsste, wenn es kein neues Teilchen gibt. Weichen die Messungen von der Vorhersage ab, dann hat man etwas Neues entdeckt! Oder aber man hat nur eine statistische Schwankung gesehen. Und genau das ist das Problem bei der Suche nach dem Higgs-Boson. Um wirklich ausreichend sicher zu sein, dass man nicht auf eine zufällige Schwankung hereingefallen ist, muss man sehr, sehr viele Daten produzieren. Wenn der Unterschied zwischen Theorie und Beobachtung dann immer größer wird und nicht verschwindet, hat man tatsächlich etwas entdeckt.