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
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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.
"[...], der letzte Baustein im Weltbild der Physik."
Alles klar.
Vielleicht sollte man Zeit, Geld und Energie jetzt dafür aufwenden, in Duetschland nach Wissenschaftsjournalismus zu suchen, der seinen Namen verdient. DAS wäre eine Jahrhundertentdeckung.
...eine solche Aussage:
"Das Wissen was heutzutage neu erzeugt wird ist immer am Rande der Nutzbarkeit, es dauert aber oft nicht lange und eine Verwendung wird gefunden."
Die Grundlagenforschung in der Elementarteilchenphysik hat in den letzten - grob geschätzt - 50 Jahren überhaupt keinerlei verwendbare Anwendungen mehr hervorgebracht. Quantenmechanik hat natürlich viele Anwendungen, bei relativistischer Quantenmechanik wird es schon sehr eng.
Beim Bau der Beschleuniger und der Auswertung der Daten entstehen natürlich viele sinnvolle Anwendungen, z.B. im Maschinenbau oder der Visualisierungstechnik. Das hat aber erstmal nichts mit dem Forschungsobjekt an sich zu tun.
Die letzte Gesellschaft, deren Wissenschaft auf dem Primat der Anwendbarkeit beruhte, ging vor gut 20 Jahren insolvent. C.
... und ich persoenlich zaehle die Technologien welche entwickelt werden mit zu den Ergebnissen die letztendlich zum Nachweis des Higgs-Bosons gefuehrt haben.
Die letzte Gesellschaft, deren Wissenschaft auf dem Primat der Anwendbarkeit beruhte, ging vor gut 20 Jahren insolvent. C.
... und ich persoenlich zaehle die Technologien welche entwickelt werden mit zu den Ergebnissen die letztendlich zum Nachweis des Higgs-Bosons gefuehrt haben.
"Schwupps, die Probleme von min. 2000 Jahren philosophischer Debatte in die Tonne... ;-)"
nämlich seit Laplace seinen Dämon thematisierte -
http://de.wikipedia.org/w...
Das betrifft freilich nur jenen Zweig der Philosophie, den man Naturwissenschaft nennt und dessen Vertreter sich, was logische Stringenz betrifft, zugegebenmaßen, nicht allzu geistreich gebärden.
In der restlichen Philosophie, sowie in der Theologie, ist diese Debatte schon etwas älter und geht über Descartes, Spinoza und Luthers Streit mit Erasmus, der bekanntlich gegenüber Luther die Existenz eines freien Willens verteidigte, auf Augustinus zurück, der den Begriff der doppelten Vorbestimmung einführte.
"Nein, im Ernst, warum ist das logisch zwingend?"
1. Weil die Erkenntnis eines Algoritmus eine Metaebene zur Logik-Ebene des Algoritmus bildet. Zwar könnte man, unter Umgehung des für den Begriff der Erkenntnis notwendigen Subjekts, die Metaebene theoretisch auch wieder algoritmisch erfassen, jedoch hätte man dann eine neue Metabene und so fort, würde also in eine unendliche Iteration geraten.
Damit wäre die Erkenntnis prinzipiell algoritmisch nicht erfassbar.
2. Da die Beobachtung das Beobachtete verändert.
zuviel "Cocktail-Party"-Gödel und -Heisenberg.
(Sorry.) C.
zuviel "Cocktail-Party"-Gödel und -Heisenberg.
(Sorry.) C.
Das momentane Konkordanz-Modell Lambda-CDM beruht auf WMAP, COBE, DASI, BOOMERANG, MAXIMA, High-z-SST, SCP, CASTLES, CLASS, OGLE und zahlreichen anderen Projekten. Mit Esoterik hat das nichts zu tun.
vom Begriff des 'Freien Willens' trennen?
Beide Begriffe enthalten die Annahme der Person als Zentrum und Anlass ihrer Entscheidung, bzw. definieren erst die entscheidung.
durch Zuweisung von Verantwortlichkeit. (Etwa: "Diese Komponente ist schuld am Fehlverhalten des Systems.")
C.
durch Zuweisung von Verantwortlichkeit. (Etwa: "Diese Komponente ist schuld am Fehlverhalten des Systems.")
C.
Scott Adams hat es klar erkannt:
http://dilbert.com/strips...
zuviel "Cocktail-Party"-Gödel und -Heisenberg.
(Sorry.) C.
Das betrifft freilich nur jenen Zweig der Philosophie, den man Naturwissenschaft nennt und dessen Vertreter sich, was logische Stringenz betrifft, zugegebenmaßen, nicht allzu geistreich gebärden.
"Achtung: sie verlassen jetzt West-Berlin."
(will heißen, die intellektuelle Zone mit Beißhemmung. :-))
Herzlichst Crest
auf einer solchen setzt den Raum voraus.
Eine durchaus fragwürdigen Voraussetzung, die eigentlich ein Atavismus der Klassischen Physik ist.
Der Raum wird dabei als leerer Raum begriffen, in dem die Phänomene sich befinden - dzu die Zeit gleichermaßen als Kontinuum, in dem Ereignisse geschehen und die daher der Kausalität vorauszusetzen ist. Dies war so in etwa die Auffassung der klassischen Physik.
In der QM machte sich nun anhand etlicher Phänomene, zb der Nicht-Lokalität ,deutlich, dass es die Ereignisse sind, welche Zeit und Raum bedingen - und nicht etwa umgekehrt.
Nichtsdestotrotz geht die etablierte QM nach wie vor von einem quasi leeren, isotropen Ohnehin-Raum und einer Ohnehin-Zeit aus, in der sich Teilchen bewegen.
Allein schon der q-mechanische Begriff der Welle ist jedoch nur als eine Strukturierung, "Verdichtung" des Raumes denkbar, was wiederum die Suche nach "Teilchen" als falsche Anschaulichkeit erscheinen ließe.
Dem gegenüber steht das von Roger Penrose entwickelte Konzept der Loop-Gravitation:
"Aus Sicht der Schleifenquantengravitation ist der Raum kein Hintergrund für das in ihn eingebettete Geschehen, sondern selbst ein dynamisches Objekt, das den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht. Ein Quantenzustand des Raumes wird dabei durch ein Netz von Knoten beschrieben, die mit Linien verbunden sind. "
http://de.wikipedia.org/w...
Das betrifft freilich nur jenen Zweig der Philosophie, den man Naturwissenschaft nennt und dessen Vertreter sich, was logische Stringenz betrifft, zugegebenmaßen, nicht allzu geistreich gebärden.
"Achtung: sie verlassen jetzt West-Berlin."
(will heißen, die intellektuelle Zone mit Beißhemmung. :-))
Herzlichst Crest
auf einer solchen setzt den Raum voraus.
Eine durchaus fragwürdigen Voraussetzung, die eigentlich ein Atavismus der Klassischen Physik ist.
Der Raum wird dabei als leerer Raum begriffen, in dem die Phänomene sich befinden - dzu die Zeit gleichermaßen als Kontinuum, in dem Ereignisse geschehen und die daher der Kausalität vorauszusetzen ist. Dies war so in etwa die Auffassung der klassischen Physik.
In der QM machte sich nun anhand etlicher Phänomene, zb der Nicht-Lokalität ,deutlich, dass es die Ereignisse sind, welche Zeit und Raum bedingen - und nicht etwa umgekehrt.
Nichtsdestotrotz geht die etablierte QM nach wie vor von einem quasi leeren, isotropen Ohnehin-Raum und einer Ohnehin-Zeit aus, in der sich Teilchen bewegen.
Allein schon der q-mechanische Begriff der Welle ist jedoch nur als eine Strukturierung, "Verdichtung" des Raumes denkbar, was wiederum die Suche nach "Teilchen" als falsche Anschaulichkeit erscheinen ließe.
Dem gegenüber steht das von Roger Penrose entwickelte Konzept der Loop-Gravitation:
"Aus Sicht der Schleifenquantengravitation ist der Raum kein Hintergrund für das in ihn eingebettete Geschehen, sondern selbst ein dynamisches Objekt, das den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht. Ein Quantenzustand des Raumes wird dabei durch ein Netz von Knoten beschrieben, die mit Linien verbunden sind. "
http://de.wikipedia.org/w...
http://www.spiegel.de/wis...
SPON ist halt schneller als die Zeit, lol
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