Dat Seuken nao dat Higgs-Boson un dat Herkaomen van dei Masse, Deil 6:
Ein bitterseutet End?

Van Robert Gast, Platt van Ludgerd Lüske

Dat Finnen van dat Higgs-Deilken vör ein Johr was dat üppste Wark bi dit beachtlicke Seuken. Et bröchde dei Deilkenphysik van't 20. Johrhunnert up ein End — un sorgt in dit Forschkungsfack för eine unwisse Taukunft.

Dit Teiken för dei Geschichtsbäuker passeierde an'n End van dat Seminar. Peter Higgs möß up siene Traonen achten, dei Taukiekers in den grooten Genfer Hörsaol stünden up un applaudeierden. Don, in den Brennpunkt van dei Kameras, rischkede ein griesköppigen Herr siene Fuust in dei Luft — dat Teiken van einen Sportler, dei sieget har. Kien Wunner: Äöwer 50 Johre haren duusende van Physikers bruket, bit sei dei Natur dat bit nuhen grötste Geheimnis affluuren kunnen: dat Higgs-Deilken.

Dei Fuust hörde tau den Arm van Lyn Ewans, dei har siet 1994 dat Projektleit van den Riesendeilkendriewer LHC. Sei schull wiesen, wat för ein hartet Wettstrieden dat was. Dei füng 1964 an, as dei schottischke Physiker Peter Higgs einen subatomaren Mechanismus upteiken dö, dei eine grundleggen Fraoge verkloren schull: Worümme häbbet dei meisten Elementordeilkes eine Masse, wobi annerswekke aohne Gewicht dör den Ruum suusden? Vandaoge wätet dei Physikers, dat Higgs recht har: Dör jeden Pleck van't Universum trecket ein unsichtboret Energiefeld. Kort nao den Urknall treet et batz up, glöwden dei Physikers, un lett dei Quarks, Elektronen un uck Z- un W-Bosonen sietdem langsaomer wern. Et giff dei Partikels ehre "träge" Masse — dat is bold ein Prozent van dat Gewicht van den Atomkarn, dei Rest kummp van dei Bindungsenergie in dei Atomkarne. Photonen un Gluonen (dei Deilkes tau'n Uttuuschken van dei starke Karnkraft) suust dorgägen einfach dör den modernen Äther dör un sünd dorümme aohne Masse.

Dat einkelne Deilkes eine Masse häbbet, annerswekke aower nich, is ut dei Sicht van dei Physikers ein graowet Verstöten gägen dei mathemtischke Ästhetik. Dei Symmetrie wörd up maol "braoken", sägget sei, einfach so, an'n Anfang van aale Tieden. Aower wat för ein Naturprozess kann dat henkriegen?

Van dei Idee tau dei Rekenformel

All 1960 har dei ut Japan kaomen Physiker Yoichiro Nambu eine Idee. Nambu siene Therorie van dat "spontaone Symmetriebräken in Supraleiters" har aower ein poor Probleme. Tau'n Bispill sä dei Myriaden van exotischke Deilkes vörut, dei ansick in dei Sünne entstaohn schullen un dei Eern äöwerfleiten dön. Peter Higgs fünd don einen Weg, Nambu siene Gedanken so tau formuleiern, dat dei "Goldstone-Bosonen" van dei Rekenformeln daolschlaoken werd.

Dat Higgs-Signaol an'n CERN-Detektor

Hei was dorbi nich alleine: Dei Belgier Rober Brout un Francois Englert kunnen ehre Theorie bold twei Maonde vör Higgs veröffentliken. Uck dei drei Amerikaoner Tom Kibble, Gerald Guralnik un Carl Hagen haren einen ähnliken Ansatz. Sei kunnen den aower eiers tau'n Veröffentliken inreichen, naodem dei Arbeiten van dei europäischken Physikers all rutbröcht wörden. As einzigste Arbeit ut dat Johr 1964 sä dei van Higgs ein massivet Deilken vörut. Et schull tau'n Krontügen van dei Theorie van dat spontaone Symmetriebräken wern. Aower bit dorhen was dei Weg noch lang. Dei Idee van dei jungen Theoretikers was in dei 1960er hochspekulativ, un dei oldehrwürdige Werner Heisenberg hätt dei woll 1965 up eine Konferenz an'n Starnberger See sogor as "junk" (also Hintjentüüg, Tüünkraom) affdon. Et was uck nich recht klor, wo man den Mechanismus äöwerhaupt bruken kunn. Eiers as Abdus Salam, Sheldon Glashow un Steven Weinberg sick den 1967 vörnöhmen, wörd et annaomen. Dei Theoretikers harn eine Theorie upstellt, wornao dei Elektromagnetismus un dei schwacke Karnkraft twei Sieten van dei süftige Urkraft sünd. Dei Higgs-Mechanismus schull einen Gägensatz in dei "elektroschwacke Einheitlichkeit" uplösen: Worümme häbbet dei Botendeilkes van dei schwacke Karnkraft, dei W- un Z-Bosonen, eine orig groote Masse, dei Quanten van den Elektromagnetismus — dei Photonen — aower gorkiene?

Wat Margaret Thatcher van dei Deilkes hüllt

Uck dat was blots ein Luftschlott. W- un Z-Bosonen wören Theoriekonstrukte, äöwer dei elektroschwacke Einheitlichkeit geef et Stried. Dei Naowies brukde orig Kraft. In dei 1970er Johre platzde in dei USA dei Plaon, dei grötsten Deilkendriewers in't Land so ümmetaurüsten, dat man dei schworen Partikel naowiesen kunn. Mit Arger wesselde dei Physikbaos Carlo Rubbia äöwer nao'n CERN. Dor dö man mehr riskeiern un man bawde dat säben Kilometer lange Super Proton Synchroton (SPS) in eine Maschine ümme, dei Protonen mit Antiprotonen tausaomeknallen löt — blots so kunn man dei nödige Energie för dei Uttuschkdeilkes van dat Schwacke Wesselwarken tausaome kriegen.

An'n End van 1982 fünnen dei Physikers endlick dei eiersten Spauers van eine Handvull W-Deilkes in ehre Detektoren. Up eine Konferenz in Rom stellden Rubbia un ein Kollege dat noch nich vull gellen Resultaot vör. Dei Saol, so lett dat up Videoupnaohmen, applaudeiert mehr höflick as henräten, un dei Pressebericht don was blots fief Sätze lang. All'n poor Wäken vörher, kort vör Wiehnachten 1982, harn dei Lüe ut dei Wätenschkup dei britischke Premierministerschke Margaret Thatcher Bescheid doräöwer säggt — so as dei Iesern Lady bi einen Beseuk an'n CERN vör ein por Maonde dat fördert har.

Dat LHC is dei gröttste Maschine up dei Welt — hier is dei ATLAS-Detektor tau seihn.

Dornao versöchde man up dei annern Siete van den Atlantik dei Ehre van dei amerikaonischke Grundlaogenphysik wedder hertaustellen. In einen 87 Kilometer langen Kring schullen Protonen un Antiprotonen mit 40 Teraelektronenvolt tausaomeknallen, mit dreimaol so väl Energie as bi'n LHC. Eiers wörd dei Superconducting Super Collider (SSC) van Ronald Reagan unnerstützt, denn geef man üm aower 1993 half fardig up. Dei aohne den SSC grötste Deilkendriewer up US-Bodden, dei Tevatron an't Fermilab bi Chicago, kunn bit tauleßte dei Spauers van dei Higgs-Bosonen nich aohne Twiewel ut den Daotensalaot fischken — uck wenn et naug Schnackerei un Halfsensationen bit tau sienen End 2011 geef. Uck an'n CERN fünd man äöwer einige Teihnjohrestieden weg kiene dütlicke Spauers van dit Phantom. Dat Problem: Ut dei Theorie herut fünnt man kiene Masse för dat Higgs-Deilken, bi dei man mit'n Plaon nao neie Deilkes seuken kunn. Et güng blots dat umständlicke Affseuken van aal dei möglicken Energien, mit dat Haopen, bi eine dorvan dei Signatur van dat Higgs tau finnen.

Gaut verstoppet

All dei LHC-Vörlöper LEP keek an'n CERN tausaome mit den Tevatron bold den heelen Massenraohmen nao — ümsüß. In dat Johr 2000, kort vör dat Afstellen van den LEP-Driewer, was man aower up einen verdächtig grooten Hoop an Vörgänge bi eine Energie van 115 Gigaelektronenvolt stött. Schull dat dat Higgs wän?

Up'n End versteek et sick in dei leßten Gliemen, dei dei vörigen Deilkendriewers noch aopen laoten harn: bi eine Masse van 125 bit 126 Gigaelektronenvolt. Dat lange söchte Deilken, dat nao 10-20 Sekunnen in annere Deilkes uteinannerfallt, is dormit 133-maol so schwor as ein Waoterstoffkarn. Ditmaol kreeg dat Internet taueiers dei Information.

Twei'nhalf Wäken vör dat offizielle Bekanntgäben jög ein Blogger eine Schnackerei dör't Net, dei aower in Wohrheit den akkraoten Stand an'n CERN beschrieben dö. Daoges vör dat groote Spektaokel kunn aale Welt sogor Videos mit Verklorungen van dei Baos-Wätenschkuppers bekieken. Dat CERN har beschlaoten, sei wullen ein grootet Seminar in dei eigen Rüme affhollen, dormit dat Higgs-Boson nich bloß nao un nao up eine Wätenschkup-Konferenz in Melbourne up dei Welt kaomen möß. Dat et bi dissen Uptritt wohrhaft tau eine Johrhunnertsaoke kaomen schull, as dat 'ne Riege Medien un Vördräge achternao wäten wullen, was aower lange nich klor. Twei Wäken vörher sehg et noch so ut, as dön dei vörliggen Daoten nich naug hergäben, üm dei magischke Grenze van fief Sigma Genauigkeit tau knacken. Geiht et dörünner, hätt man ein Deilken amtlick funnen — so schriff dat tauminnst dei britischke Wätenschkupschriewer Ian Sample in sien Bauk "Massive". Dornao was eiers an'n 24. Juni 2012, teihn Daoge vör dei Melbourne-Konferenz, wisse, dat tauminnst dei ATLAS-Detektor dei magischke Grenze knacken dö. Junge Forschkers haren woll, as man säggen dö, dei heele Nacht tau den 4. Juli an den Ingang van den Seminar-Rum töfft; sei wullen einen Sittplatz kriegen. An'n annern Morgen wören Physikers in väle Hörsäöle rund üm den Eerdball äöwer "Live-Viewing" dorbi, as dei CERN-Direktor Rolf-Dieter Heuer dei befreien Wör sä: "För Laien hätt man dat Higgs nu funnen."

Dei CMS-Detektor an't LHC

Leßtet Twieweln

Doch in'n Juli 2012 kunn noch kienein'n wisse wän, off man worhaft ein Higgs-Deilken funnen har. Eiers in'n März van dit Johr häbbet dei Forschkerkrings van dei twei Detektoren ATLAS un CMS den kompletten Daotensatz van dei Johre 2011 un 2012 utwertet. Middelwiele hätt man aale Orten van't Upkielen van dat neie Deilken utwertet. Et süht woll "immer mehr" so ut as dat van dei Theorie vörhersäggte Higgs-Deilken, geef dei CERN-Pressestä bekannt.

Dei Rekenformeln ut dei 1960er un 1970er Johre wiest sick as ein orig nauet Beschrieben van dei Würklichkeit. Un dorin ligg ut dei Sicht van väle Physikers dat Problem. Sei haopden up ein Äöwerraschen — dor aohne blievet väle Fraogen aopen staohn. Worümme dat Higgs nu jüst dei mäten Masse van 133 Protonen hätt, is för dei Wätenschkupplers immer noch unklor. Ansick möß dat Deilken väl schwörer wän un drüff so eiers bi Energien upträen, dei et dune bi den Urknall geef, as dat Higgs-Feld ein poor Elementordeilkes in dei Ursoppen packen dö. So is mit dat Finnen van dat Higgs-Deilken för dei Physikers dei Tied mit ein grootet Nichwäten anfungen. Wo geiht et nu wieder bi dat Upschläödeln van dat Universum? Un geiht et äöwerhaupt wieder? Ut dei Sicht van dei meisten Forschkers is eine mehr ümfaoten Theorie as dat "Standardmodell van dei Deilkenphysik" nödig, dormit man den Mikrokosmos beschrieben kann. Dei "Supersymmetrie" kunn so ein Vergrötern wän — dei sägg för jedet Elementordeilken ut dat Standardmodell ein Partnerdeilken vörut. Dei grötste Charme van dei Theorie: Mit dei Partnerdeilkes kann man elegant verkloren, worümme dei Higgs-Masse so lüttket is.

Aower dorbi werd uck dei Supersymmetrie "braoken": Dei Superpartners mössen wisse väl schwörer as ehre all funnen Bräuers un Süsters wän — süß wörn dei all lange an dei Deilkendiewers upduket. Blots woväl schwörer? Bit nu hen hät man an'n LHC, bi aal dat Haopen vörweg, kiene Wiesteiken up ein't van disse Susy-Deilkes (Susy steiht för Supersymmetrie) funnen. Dei Physikers häbbet dei Revolution nu aff dat Johr 2015 up den Wunschkzedel settet, wenn dei LHC mit siene üppste Energie van 14 Teraelektronenvolt nao ein tweijöhriget Ümmebawen an'n Gang kummp.

Wat bring dei Taukunft?

Un wenn et dor nich klappet mit dei neie Physik? Denn kunn man den LHC noch einmaol upwerten. Dei "HE-LHC" kunn denn Protonen un Antiprotonen mit bit tau 33 Teraelektronenvolt tausaomeknallen laoten. Dortau möss man aower väl starkere supraleiten Magnete bawen, as et dei vandaoge giff. Schull dei Supersymmetrie aower eiers bi noch väl högere Energien upträen, kunnen dei neien Deilkes nich mehr helpen bi dat Vörutsäggen van dei nau passen Higgs-Masse. Dat annere Haopen in dei Physik stütt sick up das Higgs-Deilken sülwes. Vellicht wieket dei Eigenorten minimaol van dat Vörhersäggte nao dat Standardmodell aff, haopet dei Physikers. Off in den Deilkensalaot van den LHC verstäkt sick noch anners Higgs-Deilkes, as dat dei Supersymmetrie vörhersägg. Beide Saoken schall dei International Linear Collider unnerseuken: ein Lineardriewer, dei Elektronen un Positronen mit bit tau 0,5 Teraelektronenvolt upeinanner schütt. Dorbi entstaoht väl minner Schördeilkes as bi Proton-Antiproton-Kollisionen, dei dör ehre Binnenstruktur ut Quarks noch väl mehr komplex upträen Deilkenkaskaden rutbringt. Nao den aktuellen Stand hät Japan ein grootet Interesse, den ILC tau bawen — as ein Fürtornprojekt in dei nördlicke Iwate-Region, dei van dei Nuklearkatastrophe in Fukushima schwor draopen wörd.

Wohrschienlick werd dei 31 Kilometer lange ILC uck Milliarden Dollar ut annere Eerddeile bruken. Off sick dei tausamekratzen laotet, üm einen Driewer tau bawen, dei vergläken mit aal dei vörigen Driewers ein orig unkloret Haopen up eine neie Physik bringen dait? Vör dat Finnen van dat Higgs-Deilken wören süß Mitmaokers pessimistischk. Dei Soziologin Arpita Roy befrög för ehre Doktorarbeit tüschken 2007 un 2009 väle Physikers an'n CERN. Unner den Deckmantel van dei Wätenschkup sä so halfwegs dei CERN-Cheftheoretiker Luis Alavarez-Gaume: "Wi willt dat Higgs-Deilken gor nich seihn. Dei Disziplin was affsolut dood." Dei Pressestä har dei Idee in dei Welt settet, bi den LHC güng et blots üm dat Finnen van dat Higgs. Eigentlick söchde man eine neie Physik besiet van dat Standardmodell. Roy mende don: "Up väl annere Ort un Wiese säggt mi aale, dat dat Higgs dat End van dei Deilkenphysik wän schall."

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