Higgs (orr dat Deilken)

Wat passeert eentlich an't LHC in Genf?
Tausamoestött mit Superenergie

vun Ludgerd Lüske


Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 1
Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 2
Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 3
Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 4
Higgs-Boson funnen? Deil 5
Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 6

Dat Seuken nao dat Higgs-Boson, Deil 7

Dei Forschkers an dat Europäischke Kernforschkungszentrum Cern in Genf häbbt et henkrägen, dat in den Deilkendriver LHC Protonen bolde mit Lechttempo taosaomeknallden. In den 27 Kilometer langen, 4m hogen Kringtunnel suusden bi minus 271°C twei Protonenpacken mit 3,5 Tera-Elektronenvolt upeinanner tau. Orig starke Magneten hollt dei Deilkes up dei passen Baohn.


Dei LHC-Reuhre. Bild: Julian Herzog/Wikimedia Commons

Dat is, as wenn sik äöver'n Atlantik twei upeinanner taufleigen Knoopnaodels draopen schäöllt.


Bild: Ludgerd Lüske, Knoopnaodel-Urknall. Klick op to'n Vergröttern!

Dei bi dei Kollision van twei Protonen afgäben Energie ist för ehre Grötte weust groot — in'n Vergliek mit use normaole woahrnaohmen Welt minne. Dat is as wenn twei Müggen bi't Fleigen tausaomestötet.


Bild: Ludgerd Lüske, Müggen-Urknall. Klick op to'n Vergröttern!

Billig is so'ne Anlaoge nich, dei hätt 4 Milliarden Euro kosset, Dütschland hätt dorvan 800 Millionen Euro betaohlt. Dei düre Pries kump dorvan, dat dei Aparaote ümmer grötter werd, wenn dei tau ünnerseuken Deilkes ümmer lüttker werd. Disse grooten Krings ligget 100 m deip unner dei Grund bi Genf. Dorinne bewäget sik dei Deilkes in deipkeuhlte Vakuumreuhers.


Bild: Ludgerd Lüske, Anlaoge mit Spiekerkrings. Klick op to'n Vergröttern!

Protonen werd mit Lechttempo tausaomeschaoten. Ehre elementoaren Bestanddeile — Quarks un Gluonen — produzeiert Deilkes un Energie. Dorbie kaomet Temperaturen taustanne, so as in dei eiersten Billionstelsekunne nao den Urknall. Dat Beobachten van disse Prozesse in'n LHC is so ein Blick up einen Moment kort noa dat Entstaohn van dat Universum. Dat was vör 13,7 Milliarden Joahr.


Bild: Ludgerd Lüske, Kollisionen. Klick op to'n Vergröttern!

Wat will man nu aals wäten? Et giff noch zwei Sorten van Elementoardeilkes, dei dei Physikers gerne in eine Theorie unnerbrigen willt. Nao dei Vörstellung van dei Supersymmetrie hört tau jedein Deilken uk ein passen Gägendeilken, dei Superpartner. Dei LHC kunn Henwiese up dei Existenz dorvan bringen. Ein van disse Deikes is verbunnen mit dei raodelhaftige Saoke, dat 95 Prozent van't Universum ut Dunkle Materie un Dunkle Energie bestaoht. Dat häbbt Astronomen un Astrophysikers ut dei Beobachtung van't Universum uträket. Van disse dunkle Siete van use Welt weit man bold nix. Van ein Gägendeilken tau dei Elementoardeilkes nimp man an, dat et dei Baustein van dei Dunkle Materie is.
Wiederhen haopet dei Phsikers, dat dei LHC-Resultaote neiet Wäten för dat Upstellen van dei Weltformel bring. Einstein siene Allgemeine Relativitätstheorie verkloart dei Welt för't Groote, dei Quantenfeldtheorie för't Lüttke. Beide Deile passet nich gaut binanner. Dat willt wisse Lüe ut dei Wätenschkup mit dei soneumte Stringtheorie tausaomebringen. Dortau mäötet aover teihn Dimensionen dor wän. Dei LHC, so haopet dei Theoretikers, kunn Phänomene finnen, dei disse leßten grooten Natur-Raodels in ein heel neiet Lecht stellt.


Bild: Ludgerd Lüske, Reep, dat dei Welt in sik verbinnen deit. Klick op to'n Vergröttern!

________________________________________
LHC: Large Hadron Collider = Groote Hadronen Spiekerkring
Hadronen: Oart van Elementoadeilkes, dei bekanntesten Hadronen sünd Nucleonen (Protonen un Neutronen).


Wotau blots dat Higgs-Deilken?
van Lars Fischer, 29. September 2008; SO-Platt: Ludgerd Lüske; Originaol hier

Vandaoge is Marlene Weiss, dei an’n Cern in Genf äöver topologischke Stringtheorien promoveiert hett, miene Gastschriewerschke.

Nu harn wi all maol den Leiwsten tschüß säggt. Wi rooket un trinket wedder un dei Schweegermauder kreeg säggt wat wi van ehr hüllen, un denn – wekker har dat dacht – is dei Welt mit den Start van den LHC an’n 10. September doch nich unnergaohn. Dumm loopen. Wo et aover nu ein Upschuuven giff, wiel jao dei LHC tau Tied kotte is, käönt wi us sachte trüggelähnen un äöver den Sinn van use Dorwän naodenken.

Tüschken den Oogenblick bi’t Verhaolen, wo man market, dat et noch maol gaut gaohn is, un den Oogenblick, wo ein’n dei Reaoliät wedder vull taupacken hett un wo’m sik in’n Kopp ein’n afbräken deit, wo man dat mit dei Schweegermauder wedder up dei Riege kriegen kann, schwäwt man mangers all in högere Rüüme, tüddelig van dei heel neien Utsichten in dat jüst nei schonken Läben. Dor kaomet upstutz wunnerlike Fraogen, up dei man süß maläve nich kaomen was.

Tau‘n Bispill disse: Wotau bruket wi blots dit Higgsdeilken, dat dei LHC finnen schall?

Wenn dat Standardmodell van dei Deilkenphysik halfwegs pass is, denn sorgt dat Higgsdeilken för use Existenz. Denn aohne dit Higgsdeilken geew et kiene Materie, sünnern blots Deilkes aohne Masse. Van Photonen, ut dei dat Lecht besteiht, sünd wi nix anners gewennt, aover wi und aals üm us tau bestaoht eiers eis ut Moleküle un Atome, dei sülvs ut Elektronen, Protonen un Neutronen, un dei beiden leßten ut Quarks. Et was wiss nich gaut, wenn dei aale upmaol nix mehr wägen dön. Dat dö aover dat Standardmodell föddern, wenn et nich dat Higgs gäben dö.


Bild: CERN-EX-1003053 27,
Photograph: Despina Chatzifotiadou
Date: 30 Mar 2010
Keywords: lhcfirstphysics; ALICE; Events;
Collision Access: DIGITAL. — Klick op to'n Vergröttern!

Eiers maol dat wichtige Wark: In dei Deilkenphysik is jedein Deilken uk ein Feld. So is tau’n Bispill Lecht ein elektromagnetischket Feld un besteiht aover uk ut Deilkes, dei Photonen. Dat gellt so uk för Higgsdeilkes. Wo jüst nu dat Standardmodell funktschioniert, ka’m nich äbent so in einen Afsatz verkloaren. Aover et hanget dei Eigenheiten van aale Deilkes dorinne faste mit dei Symmetrie tauhoope.

Symmetrie – dei Schläödel tau‘n Higgs

Mit Symmetrie meent man hier einen Bült van Aktschionen, dei man mit ein Objekt dörwarken kann, aohne dat sik dei physikaolischken Gesette ännern daut. Wenn ik mi eis üm miene eigen Assen dreih, süht dei Physik nao aale Sieten hen äöverein ut. Dat ligg an dei Rotatschionssymmetrie van den Ruum. Et giff noch annere Symmetrieoarten, tau’n Bispill kann man aale elektrischken Laodungen tuuschken, aohne dat sik wat ännern deit. Dei Symmetrien, dei in dat Standardmodell vörkaomet, sünd Symmetrien van den Feldruum, dat heit, ik kann dei Felder up eine wisse Oart dreihn un wennen, aohne dat dor wat tau’n Mäten bi rutkump.
Dei Hauptidee in dat Standardmodell van dei Deilkenphysik is, dat man eine wisse Symmetrie för den Feldruum vörgiff, un schwupp, kaomet dei passen Deilkes un Kräfte dorbi rut. Historischk lööp dat natürlik annersümme: Man fünd eiers dei Grundkräfte un dei meisten Deilkes, har sik denn dei passen Symmetrie äöverleggt un kunn dormit dei noch fählen Deilks pass vörutsäggen.

Dat lutt ansik orig einfach. Schaode blots, dat disse Symmetrie verstäken is. Dat kann man sik vörstellen as einen Knicker, den man baoben middig up einen Mexkaonerhaut mit eine breie Krempen legg (süh Bild).

Disse orig symmetrischke Taustand geiht aover drocke twei: Dei Knicker kullert van Baoben daol un bliff up eine wisse Stäe in dei Krempen liggen. Wenn Haut un Krempen perfekt rotatschionssymmetrischk sünd, is dat’n echten Taufall, of dei Knicker up‘n End rechts, lünks, achtern of vörne ligg. Dorup kump et uk nich an, blots dorup, dat dei Knicker eine Richtung wiest un so dei Symmerie flüsch geiht, wo doch eiers aale Richtungen den süftigen Rang hebbet. Dor sägg man denn „spontaonet Symmetriebräken“ tau. För us is blots dei asymmetrischke Taustand tau seihn. Wo dei woahre Symmetrie – dei Mexikaonerhaut – utsüht, dat wätet wi nich.


Bild: Ludgerd Lüske, Kollisionen. Klick op to'n Vergröttern!

Dei Masse un dat Higgs

Nu kunn man jao gägenhollen, herrje, wotau eiers eine Symmetrie inbawen (dei runde Haut) un denn mit den Knicker wedder Kott maoken, denn kunn man dei Symmetrie doch wägelaoten. Aover denn brek dat heele Modell tausaome! Uk eine spontaon braoken Symmetrie is noch eine Symmetrie, un dat et eine Symmetrie giff is afsolut läbensnödig för dei Theorie. Un dormit sünd wie all bi dei Massen van dei Deilkes. Man kunn nu tau’n Bispill Elektronen direkt as Deilken mit eine wisse Masse in dei Theorie inbawen. So geiht aover woahrhaft dei Symmetrie heel in’n Dutt.

Dor ka’m vörwegkaomen, we’m dei Masse van disse Deilkes an dat Higgs-Feld anbinnen deit. Wo geiht dat nu? Dei „Haut“ in dat Bild baoben is dat Potentschiaolflach van dat Higgs-Feld. Dei Hauttimpen ligg an den Nullpunkt van dat Koordinaotensystem, wekker dat Maot un dei Richtung van dat Higgseld angiff. Dorvan hang nu wedder dei Masse van aale Deilkes af, tau’n Bispill van Elektronen un Quarks as eine wisse Taohl maol disse Längte.

Wenn dei Knicker up den Timpen van den Haut ligg, hett dat Feld den Wert Null un kiene besünnere Richtung, dei Symmetrie is nich braoken un aale Deilkes hebbet kiene Masse. Wägen dei wunnerlike Form van dat Potentschiaolflach – van den Haut – is dat aover nich dei beste Laoge: Dat Higgs-Feld kann siene potentschielle Energie up Minnste setten, wenn et in dei Hautkrempen daol geiht. Bi’t Daolkullern van den Knicker, krigg dat Feld eine „Längte“ (d: dei End tüschken Knicker un Midde, s. Bild) un eine Richtung, dei Symmetrie is spontaon braoken un dei Deilkes kriget eine Masse.

Dat bedütt, dei Elementoardeilkes un so dei heele Materie van dei Welt krigg ehre Masse eiers dördör, dat dat Higgsfeld einen Wert annähmen deit, dei siene potentschielle Energie up Minnste bring. Dat kann jedein‘n Punkt in dei Hautkrempen wän, dei potentschielle Energie ist dor äöverall gliek.Wo‘t up ankump is, dat sükke „dynaomischk“, unner Hülpe van ein Feld herstellte Massen anners as faste Werte dei Symmetrie nich kott maoken daut! Dormit is – eiers eis – dat Standardmodell van dei Deilkenphysik rettet. Deswägen sünd dei Experimente an’n LCH in Genf so wichtig: Wenn sik rutstellen schull, dat et dat Higgs doch nich giff, hett dat heele Standardmodell, un dormit aals, wat wi äöver dei Natur van dei Materie tau wäten glövet, kienen Bestand.

Hett Spannung, of nich?


Karikatur vun't Cern


11.4.2010


na baven