Higgs entdeckt – was nun? - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Higgs entdeckt – was nun?

Zukünftige Rätsel der Teilchenphysik

Ende des 19. Jahrhunderts. Ein junger Abiturient sucht die physikalische Fakultät der Universität München auf, um den Physikprofessor Phillipp von Jolly um Rat zu fragen. Der Schulabgänger trägt sich mit dem Gedanken ein Physikstudium zu beginnen. Ob das sinnvoll sei, fragt er Jolly. Dieser rät dem Abiturienten ab. Jolly vertrat die Ansicht, dass in dieser Wissenschaft schon fast alles erforscht sei und dass es nur noch einige unbedeutende Lücken zu schließen gelte – viele Zeitgenossen teilten damals Jollys Überzeugung. Der Name des jungen Abiturienten: Max Planck. Der spätere Nobelpreisträger studierte wider alle damalige Vernunft doch Physik und begründete mit Albert Einstein ein Jahrhundert der Physik. Doch wie sieht die physikalische Welt nun im 21. Jahrhundert aus?

{1l}

Riskieren wir einen Blick in die Zukunft; das Higgs-Boson ist entdeckt und der Higgs-Mechanismus hat inzwischen seinen festen Platz im Standardmodell eingenommen. Wird man Abiturienten nun wieder, wie schon 130 Jahre zuvor, von einem Studium der Physik abraten, da möglicherweise schon „alles erforscht“ ist? Die Antwort ist ein klares „Nein“. Viele Fragen bleiben auch nach Erforschung des Higgs-Partikels in Teilchenphysik und Kosmologie noch offen (natürlich auch in anderen Teilgebieten der Physik).

Rätselhafter ‚Energiehaushalt’ des Universums

Selbst wenn die Physik das Geheimnis der Masse mittels des Higgs-Mechanismus gelöst hätte, so wäre damit noch längst nicht das Universum als Ganzes verstanden. Insbesondere der ‚Energiehaushalt’ des Universums gibt weiterhin viele Rätsel auf. Denn das Universum besteht insgesamt nur zu fünf Prozent aus sichtbarer Materie, jenem Stoff also aus dem alle Sterne, Planeten und auch wir Menschen aufgebaut sind und zu dessen Verständnis der Higgs-Mechanismus seinen Beitrag liefert. 95 Prozent des Universums bleiben damit im Dunkeln – im wahrsten Sinne des Wortes. Denn das Universum besteht nach aktuellen Forschungserkenntnissen zu 25 Prozent aus so genannter ‚Dunkler Materie’ und zu 70 Prozent aus ‚Dunkler Energie’.

Zwei mysteriöse Substanzen, die ihrem Namen entsprechend vollkommen unsichtbar sind. Ausschließlich durch ihr Wirken können Forscher auf die Existenz dieser Substanzen schließen: ‚Dunkle Materie’ macht sich über ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar, ‚Dunkle Energie’ bewirkt, dass unser Universum heute beschleunigt expandiert. Für die ‚Dunkle Materie’ gibt es viele Kandidaten – zum Beispiel das leichteste Objekt aus der Riege der supersymmetrischen Partnerteilchen.

Anzeige

Supersymmetrie für Partnerteilchen

Die Theorie der Supersymmetrie postuliert für alle Bosonen und Fermionen die Existenz von Partnerteilchen, die sich lediglich im Wert des Eigendrehimpulses und der Masse von ihren ansonsten eineiigen Zwillingen unterscheiden. Falls es supersymmetrische Teilchen gibt, stehen die Chancen gut, dass sie mit dem neuen LHC entdeckt werden können. Woraus die ‚Dunkle Energie’ besteht ist hingegen völlig unklar.

Einen Beitrag zur Erklärung des Wirkens der ‚Dunklen Energie’ können partiell auch das ‚naive’ Modell des Higgs-Äthers und der Wert seiner ‚Zähflüssigkeit’ leisten. Der Beitrag wartet aber leider mit einem falschen Vorzeichen auf; außerdem ist er um einen Faktor 1.050 zu groß. Dieser Erklärung nach hätte das Universum lediglich die Größe eines Fußballs erreicht und wäre dann wieder kollabiert.

Fragen über Fragen

Auf dem Weg zu einer umfassenden physikalischen Erklärung des Universums als Ganzem wird das Standardmodell wohl auch nach Entdeckung des Higgs-Bosons nur eine Etappe bleiben. Theorien der ‚Supersymmetrie’ und von so genannten ‚Extra Dimensionen’ stehen jenseits des Standardmodells bereit, um Erklärungslücken bei fundamentalen Fragen zu schließen.

Gibt es eine Urkraft im frühen Universum und sind unsere heutigen vier Kräfte nur verschiedene Erscheinungsformen dieser einen Urkraft bei niedrigen Energien? Was ist die Struktur der Raumzeit; leben wir eigentlich in mehr als drei Raumdimensionen, die nur zu klein sind, als dass wir sie erleben können? Selbst nach der Entdeckung des Higgs-Teilchens am LHC gibt es weitere große Herausforderungen für die Teilchenphysik im 21. Jahrhundert zu deren Bewältigung der LHC hoffentlich erste Hilfestellungen leistet.

  1. zurück
  2. |
  3. 1
  4. |
  5. 2
  6. |
  7. 3
  8. |
  9. 4
  10. |
  11. 5
  12. |
  13. 6
  14. |
  15. 7
  16. |
  17. 8
  18. |
  19. 9
  20. |
  21. 10
  22. |
  23. weiter


Stand: 13.04.2007

Anzeige

In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Das Mysterium der Masse
Die Suche nach dem Higgs-Teilchen

Materie ohne Masse?
Das Problem mit den Elementarteilchen

Higgs für Dummies
Über die Zähflüssigkeit des Äthers und den Reibungskoeffizenten

Exkurs: Von Quarks und Higgs-Bosonen
Das Standardmodell in der ‚Nussschale’

Wo ist das ‚Teilchen Gottes’?
Suche nach dem Higgs-Boson mit ATLAS am LHC

Forscher auf Phantom-Safari
Mit Zuversicht auf der Jagd nach den Higgs-Teilchen

Spreu vom Weizen trennen
Vom Problem, die richtige Kollision ausfindig zu machen

Simulation und Wirklichkeit
Vorfreude auf physikalisches Neuland

Higgs entdeckt – was nun?
Zukünftige Rätsel der Teilchenphysik

„Nadel im Heuhaufen der ATLAS-Daten“
Markus Schumacher im Interview

Diaschauen zum Thema

News zum Thema

Teilchenbeschleuniger in den Startlöchern
Auf der Suche nach dem Ursprung der Welt

Dunkle Materie als Gerüst des Universums
Astrophysiker erstellen bisher genaueste Karte der Verteilung der dunklen Materie

Endpsurt für Suche nach dem „Rätsel-Teilchen“
Physiker stellen Komponenten für größten Teilchenspurdetektor fertig

Dunkle Materie jetzt bewiesen
Galaxienkollision ermöglicht ersten direkten Beleg für Existenz der rätselhaften Materieform

Teilchenbeschleuniger macht Fortschritte
Dem Ursprung der Welt auf der Spur

Neuer Supercomputer erforscht „Quarksuppe“
Rechner erlaubt präzise Untersuchung der Ursuppe per Computersimulation

Riesiger Detektor sucht nach winzigen Teilchen
Wichtiger Baustein zur Untersuchung der Materie nimmt Gestalt an

Dossiers zum Thema

Anzeige
Anzeige