Ein Higgs – oder viele? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ein Higgs – oder viele?

Warum es jetzt erst richtig spannend werden könnte

Als im Sommer 2012 das Higgs-Boson am LHC entdeckt wurde, war der LHC wahrscheinlich so populär wie nie zuvor. Plötzlich tauchte er selbst in eher wissenschaftsfernen Medien auf, die Teilchenspuren des ATLAS- und CMS-Detektors waren in fast allen Zeitungen zu sehen.

Teilchensignatur des Higgs-Bosons im CMS-Detektor beim Zerfall in zwei Photonen (gelb, grün) © Thomas McCauley, Lucas Taylor / CERN

Doch was bleibt, nachdem der Higgs-Hype abgeklungen ist? Wird die zweite Laufzeit des Teilchenbeschleunigers wirklich noch fundamental Neues bringen? Nach Hoffnung vieler Physiker schon, denn mit der vollen Leistung des LHC besteht nun die Chance, auch solche Teilchen nachzuweisen, die bisher weit oberhalb der Möglichkeiten unserer Beschleuniger und Experimente lagen. Auch wenn der Nachweis des Higgs-Bosons ein echter Durchbruch war, gemessen an den vielen noch offenen Fragen unseres physikalischen Weltbilds ist er erst ein bescheidener Anfang.

Ein Teilchen – viele offenen Fragen

Und auch beim Higgs-Boson selbst ist noch lange nicht alles geklärt. So ist beispielsweise unklar, ob das Higgs wirklich alle Eigenschaften besitzt, die es der Theorie nach haben müsste. Nach dieser ist das Universum von einem Higgs-Feld ausgefüllt, das Elementarteilchen beeinflusst und ihnen eine Masse verleiht. Und dort, wo sich dieses Feld verdichtet, entsteht ein Higgs-Boson.

Peter Higgs vor dem geöffneten CMS-Detektor © CERN

Um mit dem Standardmodell der Physik vereinbar zu sein, muss das Higgs-Boson bestimmte Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören beispielsweise die Art und Weise, wie das instabile Teilchen zerfällt, aber auch Spin und Symmetrie-Eigenschaften des Higgs-Bosons. In der ersten Laufzeit haben die LHC-Detektoren ATLAS und CMS einige der postulierten Zerfallswege bereits nachgewiesen – wenn auch noch nicht immer mit ausreichend hoher Sicherheit – das Higgs trat im LHC bisher einfach nicht häufig genug auf.

Gibt es nur eines oder sogar viele Higgs?

Genau dies soll sich nun in der zweiten Laufzeit ändern. Denn mit der höheren Energie erhöht sich auch die Chance, dass bei den Teilchenkollisionen Higgs-Bosonen entstehen. „Das gibt den Forschern mehr Gelegenheiten, das Higgs präzise zu messen und auch seine selteneren Zerfallsweisen zu untersuchen“, so das CERN.

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Und noch etwas könnte sich in den nächsten Jahren klären: Es gibt Theorien, die die Existenz von mehreren, möglicherweise bis zu fünf verschiedenen Higgs-Teilchen voraussagen. Dann wäre das bisher bekannte Higgs-Teilchen womöglich nur das leichteste von ihnen. Erst die volle Leistung des Beschleunigers könnte dann ausreichen, um auch die schwereren Varianten zu erzeugen und nachzuweisen. Physiker erhoffen sich daher auch hier eine Antwort vom LHC: Ist es nun DAS Higgs oder doch nur eines von weiteren neuen Higgs-Teilchen?

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Nadja Podbregar
Stand: 10.04.2015

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

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