Physik: Haarscharf am gottverdammten Teilchen vorbei
Die Belege scheinen überwältigend: Forscher könnten ein neues Teilchen gefunden haben. Unklar ist, ob es das Higgs-Boson ist, der letzte Baustein im Weltbild der Physik.
© L. Taylor/T. McCauley/Cern
Diese Computeraufnahme zeigt Teilchenkollisionen, die der CMS-Detektor am größten Ringbeschleuniger der Welt in Genf erkannt hat.
Seit Wochen rumort es in der Gerüchteküche: Steht die Entdeckung des Higgs-Boson unmittelbar bevor? Am Mittwoch werden auf einem live übertragenen Seminar am Genfer Kernforschungszentrum Cern neue Daten des Large Hadron Collider (LHC) präsentiert, die der weltgrößte Teilchenbeschleuniger zwischen April und Mitte Juni gesammelt hat. Schon Ende vergangenen Jahres hatte man dort Hinweise auf ein neues Elementarteilchen präsentiert, bei dem es sich um das nach dem schottischen Physiker Peter Higgs benannte Partikel handeln könnte. Damals war das Signal aber zu schwach, um von einer Entdeckung reden zu können.
In einer Presseerklärung, die ZEIT ONLINE vorliegt, schreiben Forscher nun, dass sich auch in den neuen Daten das verdächtige Signal finde. "Die Wahrscheinlichkeit, dass die beobachteten Signale eine Fehlmessung oder statistische Fluktuation sind, liegt bei 1:1.000.000", heißt es darin. Damit läge man haarscharf unter der Grenze von fünf Standardabweichungen, die für einen sauberen wissenschaftlichen Nachweis nötig sind. Vergangenen Dezember lag die Fehlerwahrscheinlichkeit noch bei vergleichsweise hohen 1:500. Somit trauen sich die Forscher, jetzt schon zu sagen: Das Signal entspreche der Hypothese, dass es sich um das Higgs-Teilchen handelt.
Die verklausulierte Formulierung soll ausdrücken: Auch wenn mittlerweile kaum noch ein Zweifel daran besteht, dass am LHC ein neues Teilchen gefunden wurde – noch kann man nicht sagen, ob es das Higgs ist. Wo die Forscher im Dezember erst die Hutspitze sahen, zeigt sich ihnen jetzt zwar der ganze Hut. Das verrät allerdings noch nicht, was sich darunter verbirgt. Erst wenn man weitere Eigenschaften des neuen Teilchens vermessen habe, könne man festlegen, dass es sich um das Higgs-Teilchen handelt, heißt es in dem Pressetext. Das dürfte, so sagen beteiligte Forscher, frühestens im Herbst der Fall sein.
- Elementarteilchen: Materie
-
Als Elementarteilchen werden all jene Bausteine bezeichnet, die (soweit Physiker wissen) nicht weiter zerlegbar sind.
Das bekannteste Elementarteilchen ist das Elektron, das gemeinsam mit den selteneren Myonen und Tauonen zu den Leptonen zählt. Neben diesen drei Leptonen gibt es noch drei unterschiedliche Neutrinos, die ebenfalls zu den Elementarteilchen zählen. Neutrinos entstehen etwa bei der Kernspaltung in Atomkraftwerken oder bei der Kernfusion in der Sonne.
Darüber hinaus gibt es sechs weitere Elementarteilchen, die sogenannten Quarks. Aus ihnen bestehen etwa Protonen und Neutronen, aus denen der Kern eines Atoms aufgebaut ist.
Zusammen bilden diese insgesamt 12 Elementarteilchen die Grundbausteine der Materie. Entsprechend gibt es 12 Antiteilchen, die die Antimaterie bilden.
- Kräfte
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Nicht alle Elementarteilchen sind Bestandteil der Materie. Es gibt fünf weitere Elementarteilchen, die als Austauschteilchen Kräfte übertragen.
Das Gluon klebt Quarks im Atomkern zusammen, das Photon vermittelt die elektromagnetische Kraft. W-- und W+- Teilchen sowie Z-Teilchen spielen beim radioaktiven Zerfall eine Rolle.
Insgesamt gibt es daher also derzeit 29 Elementarteilchen, die im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik die Zusammensetzung der Welt erklären.
- Higgs-Boson
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Ein möglicher Kandidat für das 30. Elementarteilchen ist das Higgs-Boson, das Forscher mithilfe des Teilchenbeschleunigers LHC im Forschungszentrum Cern nachweisen wollen. Denn das ist bislang noch nicht gelungen.
Nach einer Theorie des britischen Physikers Peter Higgs aus den sechziger Jahren muss ein bislang unbekanntes Feld (Higgs-Feld) alles durchdringen und sämtlichen anderen Elementarteilchen ihre Masse verleihen.
Physiker vergleichen den Higgs-Mechanismus gerne mit einer Cocktailparty unter Politikern: Zu Anfang sind die Anwesenden gleichmäßig verteilt, doch sobald der Premierminister den Raum betritt, zieht er andere Politiker stark an und sammelt sie haufenartig um sich herum. Bewegt er sich im Laufe der Party durch den Raum, wenden sich ihm ständig neue Zuhörer zu, während andere die Menschentraube verlassen.
So erhält der Premierminister ein größeres Gewicht – und auf ähnliche Weise erzeugt das hypothetische Higgs-Feld die Masse der Elementarteilchen. Eine einst als unveränderlich angesehene Eigenschaft wie die Masse wäre demnach nur das Ergebnis einer Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld – eine seltsame Vorstellung, die aber für Physiker nichts Ungewöhnliches ist.
Mit demselben Bild lässt sich auch eine weitere Folgerung aus der Theorie erklären: Der Cocktailparty-Mechanismus funktioniert nämlich auch, wenn ein Gerücht den Raum durchquert. Darum scharen sich ebenfalls Zuhörer und verleihen ihm so eine (wenn auch flüchtige) Masse. Auf ähnliche Weise soll das Higgs-Feld ein Higgs-Teilchen hervorbringen. Dessen Nachweis wäre somit der beste Beleg für die ganze Theorie.
Sollte sich der Verdacht der Forscher erhärten, fände eine Ära der modernen Teilchenphysik ihren krönenden Abschluss. Das Higgs-Teilchen ist das letzte Puzzlestück in dem mikroskopischen Modell, mit dem Physiker seit einem halben Jahrhundert die Welt beschreiben. Das sogenannte Standardmodell beinhaltet eine Zusammenstellung der elementaren Konstituenten des Kosmos sowie der Kräfte, die zwischen ihnen wirken. Seit den 1960er Jahren wurden die meisten seiner theoretischer Vorhersagen bestätigt, als letztes Teilchen kam 1995 das Top-Quark hinzu.
Das Higgs-Teilchen hat eine enorme Tragweite für das physikalische Weltbild. Doch sein Spitzname Gottesteilchen ist unter Physikern eher gefürchtet. Denn der Gottesbezug ist einem unbedachten Kompromiss zu verdanken. 1993 wollte der Nobelpreisträger Leon Ledermann seinem Buch über Teilchenphysik eigentlich den Titel The God Damn Particle geben. Sein Verleger strich das Damn und aus dem gottverdammten Teilchen wurde ein heiliges.
Nichtsdestotrotz wäre das Auftauchen des Higgs der Beweis dafür, dass jeder Fleck des Universums von einem unsichtbaren Energiefeld durchzogen wird – einer Art modernem Äther. Von ihm werden andere Elementarteilchen abgebremst und erhalten somit ihre Schwere. Als alleinige Erklärung für die Masse von Materie taugt das Higgs-Feld indes nicht. Der Löwenanteil des Gewichts des menschlichen Körpers stammt von den Bindungsenergien der Atomkerne. Das Higgs würde nur jenen Teil bereitstellen, den Physiker als Ruhemasse kennen. Das sind nur wenige Prozent des Gewichts eines Menschen.
hier sowie auch in dem Rest meines Artikels bemerkt haben.
Trypsin : "Wo sind solche Neutrinos zu finden?"
dass davon Billionen pro Sekunde durch einen durchflitzen ?
aber trotz allem finde ich es ein wenig schade, dass wir trotz jeder weiteren Entdeckung, die wir machen, immer nur einen Bruchteil wissen werden. Staub im Wind ;)
auf Fragen, die nur die Wissenschaft sich selbst stellt. Diese Antwort wäre ja das Ende aller wissenschaftlichen Spielplätze, auf denen mit Laserkanonen Steuergeld in reine Entropie verwandelt wird. Schon lange haben spezialisierte Zulieferer die internationale Großforschung zu einem Perpetuum Mobile für ihre Zwecke entwickelt. Je exotischer und teurer die Ausrüstung, desto deutlicher können sich die Großforscher vom Pöbel abgrenzen, der keinen Zugang zu dererlei Mitteln hat. Die so gekaufte, exklusive Publizität sichert den Zugang zu neuen Geldern, der Kreis schließt sich.
Bitte gehen Sie sachlich und argumentativ auf andere Kommentare ein. Danke, die Redaktion/fk.
kann ich nicht umhin, diese Denke zu bewundern, die jeden Aluminiumhutträger vor Neid erblassen ließe.
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kann ich nicht umhin, diese Denke zu bewundern, die jeden Aluminiumhutträger vor Neid erblassen ließe.
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"Die unmittelbaren Kosten für das Projekt, ohne die Detektoren, belaufen sich auf etwa 3 Milliarden Euro. Bei der Bewilligung der Konstruktion im Jahr 1995 wurde ein Budget von 2,6 Milliarden Schweizer Franken (damals entsprechend 1,6 Milliarden €) für den Bau des LHC und der unterirdischen Hallen für die Detektoren veranschlagt. Jedoch wurden 2001 zusätzliche Kosten von 480 Millionen Schweizer Franken (etwa 300 Millionen €) für den Beschleuniger festgestellt.[25] Allein die supraleitenden Magnete waren für einen Kostenanstieg von 180 Millionen Schweizer Franken (120 Millionen €) verantwortlich." (http://de.wikipedia.org/w...)
"Eine freie Gesellschaft ist eine Versammlung reifer Menschen und nicht eine Herde von Schafen, geleitet von einer kleinen Gruppe von Besserwissern. [...] Reife ist wichtiger als Spezialwissen und man muß versuchen, sie zu verwirklichen, selbst wenn der Versuch die delikaten Scharaden der Wissenschaftler (der Politiker und der Fachleute) stören sollte." (Paul Feyerabend, "Erkenntnis für freie Menschen")
Die weltweiten Gesamtkosten des LHC (Bauzeit 13 Jahre) belaufen sich auf ~5 Milliarden Euro. Demgegenüber belaufen sich die weltweiten Entwickungshilfebeiträge *pro Jahr* auf ~70-100 Milliarden Dollar.
Also Ball flach halten.
"Eine freie Gesellschaft ist eine Versammlung reifer Menschen und nicht eine Herde von Schafen, geleitet von einer kleinen Gruppe von Besserwissern. [...] Reife ist wichtiger als Spezialwissen und man muß versuchen, sie zu verwirklichen, selbst wenn der Versuch die delikaten Scharaden der Wissenschaftler (der Politiker und der Fachleute) stören sollte." (Paul Feyerabend, "Erkenntnis für freie Menschen")
Sagen Sie das mal den internationalen Finanzmärkten und der Rüstungsindustrie
OK das war jetzt wohl OT
Dönhoffserbe : "... mit Laserkanonen Steuergeld in reine Entropie verwandelt ..." ( 52 ).
Dudenson : "... freie Gesellschaft ist ... nicht eine Herde von Schafen, geleitet von einer kleinen Gruppe von Besserwissern ..." ( 54 ).
Aufgrund welcher Qualifikation meinen Sie den Nutzen der Grundlagenphysik, u.a. auch mittelbar über andere Wissenschaftsbereiche ( z.B. über Chemie mit Quantenmechanik, Thermodynamik, modernen Analysemethoden - MS, Resonanz, Kernspin, PET - weiter Richtung Biochemie, Medizin, Umwelttechnik ; oder Fluid- und Gasdynamik Richtung Geologie und Klimatologie ; oder allgemein Richtung Elektrotechnik, Informationstechnologie ), für die Vergangenheit grob abschätzen und in die Zukunft extrapolieren zu können ?
ist das Problem. Da keiner derjenigen, die über Fördermittel gebieten auch nur den Hauch einer Ahnung von deren sinnvollem Einsatz hat, entscheiden andere Geförderte darüber. Ich zähle mal die Blasen der letzten 20 Jahre auf:
1. Wasserstoffwirtschaft, gefordert von der Industrie, gefördert vom Bund, gescheitert an der unterirdisch niedrigen Energiedichte und den absurden Preisen für die Speichertechnik. Die miserabele Primärenergieeffizienz dieser Technik wurde zum Förderbeginn noch nicht einmal beachtet.
2. Brennstoffzelle und Hochtemperaturbrennstoffzelle: Sollte zusammen mit der Wasserstoffwirtschaft die Energieprobleme lösen. Gescheitert.
3. Nanotechnik: Alter Wein in neue Tüten. Kein einziges vernünftiges Produkt mit durchschlagendem Erfolg ist dabei herausgekommen. Keine der Versprechungen wurde erfüllt, dafür hat die werbetreibende Industrie einen Slogan, an den kaum ein Verbraucher mehr glaubt.
4. Förderung der Photovoltaik: Scheitern mit Ansage, denn die Primärenergieeffizienz einer PV-Anlage ist noch immer negativ - ganz im Gegensatz zur Windkraft.
Aber geschissen auf das Geld. Schade ist es um die intellektuellen Potentiale, die von solch sinnfreien Fördertöpfen angezogen und im bürokratischen Sumpf ersaufen.
4. Leichtbau und elektrische Antriebe im Auto? Soll ich mal lachen?
Die weltweiten Gesamtkosten des LHC (Bauzeit 13 Jahre) belaufen sich auf ~5 Milliarden Euro. Demgegenüber belaufen sich die weltweiten Entwickungshilfebeiträge *pro Jahr* auf ~70-100 Milliarden Dollar.
Also Ball flach halten.
"Eine freie Gesellschaft ist eine Versammlung reifer Menschen und nicht eine Herde von Schafen, geleitet von einer kleinen Gruppe von Besserwissern. [...] Reife ist wichtiger als Spezialwissen und man muß versuchen, sie zu verwirklichen, selbst wenn der Versuch die delikaten Scharaden der Wissenschaftler (der Politiker und der Fachleute) stören sollte." (Paul Feyerabend, "Erkenntnis für freie Menschen")
Sagen Sie das mal den internationalen Finanzmärkten und der Rüstungsindustrie
OK das war jetzt wohl OT
Dönhoffserbe : "... mit Laserkanonen Steuergeld in reine Entropie verwandelt ..." ( 52 ).
Dudenson : "... freie Gesellschaft ist ... nicht eine Herde von Schafen, geleitet von einer kleinen Gruppe von Besserwissern ..." ( 54 ).
Aufgrund welcher Qualifikation meinen Sie den Nutzen der Grundlagenphysik, u.a. auch mittelbar über andere Wissenschaftsbereiche ( z.B. über Chemie mit Quantenmechanik, Thermodynamik, modernen Analysemethoden - MS, Resonanz, Kernspin, PET - weiter Richtung Biochemie, Medizin, Umwelttechnik ; oder Fluid- und Gasdynamik Richtung Geologie und Klimatologie ; oder allgemein Richtung Elektrotechnik, Informationstechnologie ), für die Vergangenheit grob abschätzen und in die Zukunft extrapolieren zu können ?
ist das Problem. Da keiner derjenigen, die über Fördermittel gebieten auch nur den Hauch einer Ahnung von deren sinnvollem Einsatz hat, entscheiden andere Geförderte darüber. Ich zähle mal die Blasen der letzten 20 Jahre auf:
1. Wasserstoffwirtschaft, gefordert von der Industrie, gefördert vom Bund, gescheitert an der unterirdisch niedrigen Energiedichte und den absurden Preisen für die Speichertechnik. Die miserabele Primärenergieeffizienz dieser Technik wurde zum Förderbeginn noch nicht einmal beachtet.
2. Brennstoffzelle und Hochtemperaturbrennstoffzelle: Sollte zusammen mit der Wasserstoffwirtschaft die Energieprobleme lösen. Gescheitert.
3. Nanotechnik: Alter Wein in neue Tüten. Kein einziges vernünftiges Produkt mit durchschlagendem Erfolg ist dabei herausgekommen. Keine der Versprechungen wurde erfüllt, dafür hat die werbetreibende Industrie einen Slogan, an den kaum ein Verbraucher mehr glaubt.
4. Förderung der Photovoltaik: Scheitern mit Ansage, denn die Primärenergieeffizienz einer PV-Anlage ist noch immer negativ - ganz im Gegensatz zur Windkraft.
Aber geschissen auf das Geld. Schade ist es um die intellektuellen Potentiale, die von solch sinnfreien Fördertöpfen angezogen und im bürokratischen Sumpf ersaufen.
4. Leichtbau und elektrische Antriebe im Auto? Soll ich mal lachen?
Die weltweiten Gesamtkosten des LHC (Bauzeit 13 Jahre) belaufen sich auf ~5 Milliarden Euro. Demgegenüber belaufen sich die weltweiten Entwickungshilfebeiträge *pro Jahr* auf ~70-100 Milliarden Dollar.
Also Ball flach halten.
Auf wieviel Milliarden Dollar belaufen sich denn die weltweiten monetären Beiträge zur Naturwissenschaft pro Jahr?
Ich meine, unsere Gesellschaft setzt bei der Verteilung von finanziellen Mitteln die falschen Prioritäten. Welchen Beitrag leisten eigentlich die Wissenschaften zu unserem Lebenssinn und dem Wohlergehen unseres Planeten? Was ist uns wichtiger: das Leben der Anderen, oder dass wir uns für einen Wimpernschlag in der Zeit im Licht unseres selbsterklärten Erkenntnisvermögens sonnen können? Wir glauben immer mehr zu wissen, verlieren uns dabei allerdings selbst völlig aus den Augen.
Karl Jaspers hat einmal geschrieben: "Eigentliche Wissenschaft ist das Wissen der Weisen und Grenzen des Wissens. Wird aber an ihre Resultate geglaubt, die nur als solche, nicht in der Methode ihres Erwerbs gekannt werden, so wird in imaginärem Mißverstehen dieser Aberglaube zum Surrogat echten Glaubens" ("Die geistige Situation der Zeit"). In Anbetracht des vorliegenden Artikels und der meisten Kommentare erscheint mir diese These durchaus schlüssig. Es ist heute viel von Wissenschaft die Rede - von den Grenzen und Weisen des Wissens spricht man hingegen nur noch hinter vorgehaltener Hand.
Und was noch wichitger ist: Von welchem Ball sprechen Sie eigentlich?
Auf wieviel Milliarden Dollar belaufen sich denn die weltweiten monetären Beiträge zur Naturwissenschaft pro Jahr?
Ich meine, unsere Gesellschaft setzt bei der Verteilung von finanziellen Mitteln die falschen Prioritäten. Welchen Beitrag leisten eigentlich die Wissenschaften zu unserem Lebenssinn und dem Wohlergehen unseres Planeten? Was ist uns wichtiger: das Leben der Anderen, oder dass wir uns für einen Wimpernschlag in der Zeit im Licht unseres selbsterklärten Erkenntnisvermögens sonnen können? Wir glauben immer mehr zu wissen, verlieren uns dabei allerdings selbst völlig aus den Augen.
Karl Jaspers hat einmal geschrieben: "Eigentliche Wissenschaft ist das Wissen der Weisen und Grenzen des Wissens. Wird aber an ihre Resultate geglaubt, die nur als solche, nicht in der Methode ihres Erwerbs gekannt werden, so wird in imaginärem Mißverstehen dieser Aberglaube zum Surrogat echten Glaubens" ("Die geistige Situation der Zeit"). In Anbetracht des vorliegenden Artikels und der meisten Kommentare erscheint mir diese These durchaus schlüssig. Es ist heute viel von Wissenschaft die Rede - von den Grenzen und Weisen des Wissens spricht man hingegen nur noch hinter vorgehaltener Hand.
Und was noch wichitger ist: Von welchem Ball sprechen Sie eigentlich?
Wieso 'außerhalb'? Das gibts nicht.
"immer noch die Frage gegeben, was außerhalb dieses Universums"
Nunja,
vielleicht haben Sie da eine eingeschränkte Begrifflichkeit der "Gesamtheit aller Dinge".
In jeder Packung Frühstücksflocken fänden Sie bei näherem Hineinschauen möglicherweise bereits viele Dinge und Ereignisse, die da offensichtlich nicht hineingehören, merkwürdige Farben und Formen haben oder sich beim Aufklopfen merkwürdig bewegen.
Über das mögliche, gelegentliche Auftreten schwarzer Löcher in Frühstücksflockenpackungen wurde häufig spekuliert und berichtet, es konnte jedoch noch von keinem Augenzeugen nachweislich bestätigt werden.
Ich bitte darum :)
"immer noch die Frage gegeben, was außerhalb dieses Universums"
Nunja,
vielleicht haben Sie da eine eingeschränkte Begrifflichkeit der "Gesamtheit aller Dinge".
In jeder Packung Frühstücksflocken fänden Sie bei näherem Hineinschauen möglicherweise bereits viele Dinge und Ereignisse, die da offensichtlich nicht hineingehören, merkwürdige Farben und Formen haben oder sich beim Aufklopfen merkwürdig bewegen.
Über das mögliche, gelegentliche Auftreten schwarzer Löcher in Frühstücksflockenpackungen wurde häufig spekuliert und berichtet, es konnte jedoch noch von keinem Augenzeugen nachweislich bestätigt werden.
Ich bitte darum :)
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