Vermischtes
«Unser Verständnis vom Universum wird erweitert»
Während Teilchenphysiker euphorisch von einer bahnbrechenden Entdeckung sprechen, stellt sich Nicht-Physikern die Frage: Was bedeutet dieses Resultat und wie verändert es unser Leben? ETH-Professor Christoph Grab kennt einige Antworten.
SF Online: Herr Grab, was bedeutet diese Entdeckung für jeden von uns?
Christoph Grab, Teilchenphysiker, ETH Zürich: Zunächst geht es hier um die Neugier des Menschen. Fragen die uns seit jeher beschäftigen: Wie funktioniert das Universum, was passiert über die Zeit hinweg in diesem Universum? Die Entdeckung eines neuen Elementarteilchens ist nun ein Schritt vorwärts in unserem Verständnis der Materie und der Wechselwirkung der Materie.
Wenn es sich wirklich bestätigt, dass es sich dabei um das Higgs-Teilchen handelt, dann ist dies tatsächlich bahnbrechend – dann kann man sagen, wir bringen damit unser Verständnis von der Welt weiter – im Kleinen wie im Grossen. Das wäre ein riesiger Fortschritt für die Allgemeinheit. Man muss aber auch sehen, dass es ein intellektueller Erfolg ist – man kann ihn nicht anfassen. Von der Bedeutung her, würde ich den Nachweis des Higgs-Teilchens mit der Entschlüsselung des menschlichen Genoms vergleichen.
Was bedeuten die Forschungsresultate für Sie?
Grab: Es ist ein umwerfender Moment, etwas Neues zu sehen oder zu finden. Das ist wahrscheinlich der Traum eines jeden Teilchenpysikers, dies einmal in seiner Karriere erleben zu dürfen. Zusätzlich ist es ein Erfolg auf internationaler Ebene. An diesem Projekt waren tausende von Forschern aus bis zu 150 Ländern beteiligt. Es ist eine einzigartige Zusammenarbeit.
Was diese Entdeckung genau bedeutet, werden wir erst sagen können, sobald wir die Eigenschaften dieses Teilchens bestimmt haben. Wir werden dieses Jahr weiter Daten messen und gegen Ende des Jahres hoffen, dass uns die Daten genug über die Eigenschaften des Teilchens verraten. Um dann entscheiden zu können, ob es das lange gesuchte Higgs-Boson ist.
Sie haben das Higgs-Teilchen also noch nicht nachgewiesen, warum dann die Euphorie?
Die Tatsache, dass zwei Experimente unabhängig voneinander ein neues Elementarteilchen nachgewiesen haben, ist schon bahnbrechend allein. Die neuen Elementarteilchen scheinen mit dem Standard-Modell von Higgs kompatibel zu sein. Man kann von einer hohen Signifikanz reden, einen endgültigen Beweis für die Existenz des Standardmodell-Higgs-Teilchens zu finden, wird sehr aufwendig.
Wieso ist dies so aufwendig?
Man muss sich das so vorstellen: Es ist im Grunde wie eine Suche nach einer Stecknadel im Heuhaufen. Nur, in diesem Fall ist die Stecknadel nicht aus Metall, ist also noch schwerer zu finden, weil sie nicht magnetisch ist. Und, es handelt sich auch nicht nur um einen Heuhaufen, sondern um Millionen Heuhaufen.
Und was würde uns die Entdeckung des Higgs-Teilchens bringen?
Es kann Auswirkungen auf künftige Technologien haben. Dies hat sich bereits in der Vergangenheit gezeigt. Seit vielen Jahrzehnten wird in der Teilchenphysik experimentiert. Sozusagen als Nebenprodukt entstanden daraus immer wieder neue Technologien. Da wären beispielsweise das World Wide Web oder medizinische Bildgebungsverfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die heute Ärzten die Diagnose erleichtern. All diese Errungenschaften entstanden aus der Grundlagenforschung, u.a. der Teilchenphysik.
Welche Rolle spielt das Kernforschungszentrum Cern für die Entdeckung?
Das Cern wurde 1954 ins Leben gerufen und war damals das erste grössere internationale Labor. Das Kernforschungszentrum betreibt Grundlagenforschung in der Teilchenphysik. So schiessen Forscher etwa im 27 Kilometer langen Beschleunigerring LHC mit hoher Energie Atomkernbestandteile – sogenannte Protonen – aufeinander. Aber es geht auch um Forschung mit Neutrinos und anderen Elementarteilchen.
Die Forschung zum Ursprung unseres Universums hat für viele Menschen auch etwas Unheimliches. Das führte in der Vergangenheit zu Befürchtungen, der Teilchenbeschleuniger in Genf könne ein Schwarzes Loch schaffen, was sagen Sie dazu?
Das ist eine diffuse Vorstellung, die herumspukt. Die Welt existiert seit ungefähr 4,5 Milliarden von Jahren. Dabei trifft die ganze Zeit über kosmische Strahlung auf die Erde. Die Energie eines Teils dieser Strahlung ist viel höher als sie der Beschleuniger jemals produzieren könnte. Wenn also durch Teilchenkollisionen für uns gefährliche Schwarze Löcher entstehen könnten, wären sie durch diese kosmischen Teilchen bereits erzeugt worden und wir könnten jetzt nicht seelenruhig miteinander reden.
Was ist das Higgs-Teilchen?
Nach dem Standard-Modell der Teilchenphysik von Peter Higgs sorgt das nach ihm benannte Higgs-Teilchen dafür, dass alle anderen Elementarteilchen überhaupt Masse besitzen. Dies gilt insbesondere auch jene Quarks und Elektronen, aus denen Materie gewöhnlich besteht. Stark vereinfacht sorgt das Teilchen dafür, dass wir überhaupt etwas auf die Waage bringen. Dem Modell zufolge ist das Universum mit einem Energiefeld unterlegt – einer Art universellem Sirup, der den Teilchen Widerstand bietet, und ihnen dadurch Gewicht verleiht.
Nun liegt der Schluss nahe: Wenn es dieses Feld gibt, muss auch ein Teilchen dafür existieren – das Higgs-Teilchen. Es ist auch gleichzeitig der Schlüssel für die Gültigkeit des Standard-Modells. Denn von 12 Teilchen konnten bisher 11 nachgewiesen werden. Würde das Higgs gefunden, wäre das Standardmodell komplett.
Um das Higgs aufzuspüren, feuern die Cern-Physiker mit dem LHC, dem stärksten Teilchenbeschleuniger aller Zeiten, Protonen frontal aufeinander. Dabei bildet sich ein winziger, aber hochintensiver Energieblitz. Daraus können neue Teilchen entstehen. Riesige Teilchenkameras beobachten die Kollisionen. Das Problem: Das Higgs ist instabil und zerplatzt unmittelbar nach seiner Erzeugung in unzählige Bruchstücke. Die Physiker die Messdaten in mühsamer Geduldsarbeit aus.
(sf/hues/tabast; bers)
