03.07.2012 —

Zwei internationale Forscherteams der Teilchenphysik-Experimente ATLAS und CMS haben heute am Europäischen Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik CERN in Genf ihre neuesten Ergebnisse zur Suche nach dem Higgs-Teilchen vorgestellt. Beide Experimente, die am Large Hadron Collider (LHC), dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt stehen, beobachten in ihren Nachweisgeräten ein bisher nicht bekanntes Teilchen, das eine Masse im Bereich von 125 bis 126 Giga-Elektronenvolt hat. Es könnte sich durchaus um das seit Jahrzehnten gesuchte Higgs-Teilchen handeln. Dieses „Geisterteilchen“ ist ein notwendiger Baustein zur Erklärung, wie Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen. Zahlreiche Wissenschaftler des Exzellenzclusters Universe sind am ATLAS-Experiment beteiligt.  

Im 27 Kilometer langen LHC kreisen Protonen mit höchsten Energien und werden in großen Nachweisgeräten zur Kollision gebracht. Bei den Kollisionen können Teilchen erzeugt werden, wie sie kurz nach dem Urknall existierten. Allerdings zerfallen diese sehr schnell wieder. Sie können in den riesigen Detektoren durch ihre Zerfallsprodukte nachgewiesen werden. Auf der Suche nach dem Higgs-Teilchen haben Wissenschaftler Billiarden solcher Kollisionen untersucht. Nur in wenigen Detektorbildern tauchen dabei Spuren des neuen 125-126-GeV-Teilchens auf.  

In den vergangenen Jahrzehnten haben die Physiker das sogenannte Standardmodell entwickelt, das die Bausteine der Materie und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken, hervorragend beschreibt. Allerdings hat dieses Modell eine Schwachstelle: Alle Austauschteilchen, die die Kräfte vermitteln, müssten masselos sein. Doch Experimente zeigen eindeutig, dass das nicht für alle gilt. Um diesen Widerspruch aufzulösen, führten Peter Higgs und andere Physiker 1964 ein neues Feld ein. Dieses Higgs-Feld durchdringt das ganze Universum und soll den Teilchen ihre Masse verleihen. Sollte es dieses Feld geben, müsste es ein bisher noch nicht entdecktes Teilchen geben, das heute „Higgs-Teilchen“ genannt wird. Nach ihm wird seither intensiv gesucht.  

Die genaue Messung der Häufigkeit, mit dem das beobachtete Teilchen in die einzelnen Kanäle zerfällt, wird einen wesentlichen Hinweis darauf geben, ob es das langgesuchte Higgs-Teilchen ist. Abweichungen von den erwarteten Zerfallseigenschaften können darauf hinweisen, dass es weitere Teilchen dieser Art geben muss, oder dass das beobachtete Teilchen etwas völlig anderes ist. Dieses herauszufinden, wird Aufgabe der nächsten Monate, wenn nicht Jahre sein.  

Auf der Suche nach dem Higgs-Teilchen sind auch Münchner Physiker und Physikerinnen zentral beteiligt. Forschergruppen des Max-Planck-Instituts für Physik unter der Leitung von Professor Dr. Siegfried Bethke und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) unter Leitung von Professor Dr. Dorothee Schaile sind Mitglieder der internationalen ATLAS-Kollaboration. Beide Wissenschaftler sind Mitglieder des Exzellenzclusters Universe und erhalten von ihm signifikante Unterstützung. Gemeinsam leisten beide Arbeitsgruppen wesentliche Beiträge zur Higgs-Suche: Unter anderem durch die Übernahme von Koordinationsaufgaben in der internationalen Arbeitsgemeinschaft. Zudem stellen die Münchner Wissenschaftler sicher, dass die von ihnen mitentwickelten Detektorkomponenten, wie der innere Spurdetektor, das Kalorimeter und das Myonspektrometer, das Verhalten der Elementarteilchen im ATLAS-Detektor präzise vermessen. Täglich werden weiter vom ATLAS-Experiment eingehende Messdaten im Münchner GRID-Rechenzentrum, das auch wichtige finanzielle Unterstützung durch den Exzellenzcluster Universe erhalten hat, gesammelt und analysiert.  

Seit der Inbetriebnahme des LHC steht für die Münchner Physiker die Analyse der Messdaten im Mittelpunkt. „Es ist unglaublich aufregend, dass sich nach so langer Zeit der Planung und Vorbereitung nun Erfolge einstellen“, kommentiert Dorothee Schaile die CERN-Ergebnisse. Sowohl an der LMU als auch am MPP werten Arbeitsgruppen zur Higgs-Physik aktuelle Messdaten aus dem ATLAS-Experiment aus. „Wir haben ein neues Teilchen entdeckt, das bisher noch nicht gesehen wurde. Dessen Eigenschaften zwar noch nicht genau bekannt sind, wohl aber seine Masse sowie seine Produktionshäufigkeit und seine wichtigsten Zerfallssignaturen. Damit ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Boson, vermutlich das Higgs-Boson des Standardmodells, vielleicht aber auch etwas noch viel Aufregenderes! In den kommenden Jahren werden wir seine detaillierten Eigenschaften noch genauer messen, um dann sagen zu können, was genau es ist“, erklärt Siegfried Bethke.

Nähere Infos unter: http://www.desy.de/infos__services/presse/pressemeldungen/@@news-view?id=3382&lang=ger

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