Home News 21.11.2011

Bislang größte Fahndung nach dem Higgs-Teilchen

Bislang größte Fahndung nach dem Higgs-Teilchen

Forscher der Experimente ATLAS und CMS am LHC haben die bislang umfangreichste Suche nach dem Higgs-Teilchen vorgelegt, dem letzten fehlenden Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik. Erstmals kombinierten die Teams dazu Daten der beiden großen Detektoren. Die Weltmaschine ist demnach auf bestem Weg, das Higgs-Rätsel bis zum Ende des kommenden Jahres zu knacken, wie die Physiker am Freitag auf dem Hadron Collider Physics Symposium 2011 in Paris berichteten. Einen weiten Fahndungsbereich hat die jetzt präsentierte Analyse bereits ausgeschlossen: Die Auswertung von bis zu 160 000 Milliarden Teilchenkollisionen erbrachte im Bereich von 145 bis 470 Gigaelektronenvolt keinen Hinweis auf das schwer zu fassende Higgs-Boson.

Die Suche nach dem Higgs-Teilchen gehört zu den wichtigsten Aufgaben des Large Hadron Colliders LHC am europäischen Teilchenforschungszentrum CERN. Es gilt als letztes Puzzlestück im etablierten Standardmodell vom Aufbau der Materie, weil sich ohne den Higgs-Mechanismus in diesem Modell die Masse der anderen Teilchen nicht erklären lässt.

„Das Fenster für das Higgs schließt sich“, erläutert Prof. Joachim Mnich, Mitglied des CMS-Teams und Forschungsdirektor für Teilchenphysik am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY. „Das ist nichts Überraschendes. Offen bleibt der Bereich, indem wir es ohnehin stets vermutet haben.“ Bis Ende 2012 erwarten die Physiker Klarheit darüber, ob das Higgs-Teilchen existiert. Gegenüber der jetzigen Analyse verfügen die Detektoren bereits über das Vielfache an Daten. Bis Ende nächsten Jahres wird sich die Datenmenge nochmals verdoppeln.

Bahnbrechende Ergebnisse sind nahezu garantiert: „Der Fund des Higgs-Teilchens wäre eine Entdeckung, sein Ausschluss wäre jedoch eine Revolution“, betont Mnich. Denn sollten die Physiker kein Higgs-Boson finden, wäre das ein Hinweis auf eine bislang unentdeckte Physik, die den Teilchen ihre Masse verleiht. „Das Higgs-Teilchen ist sozusagen der Schlussstein des Standardmodells“, erläutert Thomas Naumann aus dem ATLAS-Team. „Wenn ich den herausziehe, bricht das ganze Gebäude zusammen.“

Für die Fahndung nach dem Higgs-Teilchen schießt der LHC nahezu lichtschnelle Protonen mit zuvor unerreichter Energie aufeinander. Aus der geballten Energie der Kollision entsteht ein Regen von Folgeteilchen. In weniger als einem Milliardstel der Fälle ist dem Standardmodell zufolge darunter auch ein Higgs-Teilchen. Das lässt sich jedoch nicht direkt nachweisen, sondern nur über seine Zerfallsprodukte. Da es je nach seiner Masse in ganz unterschiedliche andere Teilchen zerfallen kann, ist die Suche sehr aufwendig.
Physiker geben die Masse von Teilchen häufig nach Albert Einsteins berühmter Formel E=mc2 als Energieäquivalent an, die übliche Einheit ist dabei das Elektronenvolt. Im Bereich zwischen 145 und 470 Gigaelektronenvolt haben die Forscher die Existenz des Higgs-Teilchens nun ausgeschlossen. Frühere Beschleuniger hatten den Bereich bis 114,4 Gigaelektronenvolt bereits abgesucht. In einem Fenster zwischen 114 und 145 Gigaelektronenvolt könnte sich das Higgs noch verstecken. Die Fahndung hat damit einen wesentlichen Bereich bereits abgegrast. Oberhalb des jetzt bestimmten Ausschlussbereichs ist die Existenz des Standardmodell-Higgs sehr unwahrscheinlich.


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