Higgs-Boson, ein hypothetisches ►Elementarteilchen, welches für die Wechselwirkung materieller Teilchen mit dem ebenfalls hypothetischen Higgs-Feld verantwortlich ist.

Die Existenz des Higgs-Boson hängt mit der Frage zusammen, warum die Bestandteile der Materie - und damit auch alle Dinge in unserer Welt - überhaupt eine Masse haben. Es gibt nämlich auch masselose Teilchen, z.B. Lichtteilchen oder - vielleicht - Neutrinos (s. ►Rätsel). Das ►Standardmodell der Physik erklärt die Teilchenmassen durch die Theorie vom Higgs-Feld. Dieses Kraftfeld  hat eine unendliche Ausdehnung und durchdringt gleichmäßig das gesamte Universum. Die Massen der Elementarteilchen kommen erst durch ihre Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld zustande. Wie kann man sich diesen Mechanismus vorstellen?

Das Angelina-Feld

Versetzen Sie sich auf eine typische Party anläßlich eines Physik-Kongresses. Die Physiker sind gleichmäßig im Raum verteilt und unterhalten sich in kleinen Grüppchen. Da öffnet sich die Tür, und Angelina Jolie tritt ein. Während sie den Raum durchquert, scharen sich Physiker um sie und versuchen ihr die ►Heisenbergsche Unschärferelation zu erklären. Sobald sie vorübergeschritten ist, verteilen sich die Physiker wieder. So bewegt sich eine Menschentraube wechselnder Zusammensetzung mit Angelina durch den Raum. Aufgrund der an sie gekoppelten Menschentraube hat Angelina nun eine wesentlich größere Masse und würde zum Stoppen oder Beschleunigen entsprechend länger brauchen. Man kann es auch so ausdrücken: Angelina bewirkt in der Physikerverteilung eine lokale Störung, die ihre Masse erhöht.

Entsprechend bewirken schwere Teilchen eine lokale Störung des Higgs-Feldes, die den Raum krümmt und Beschleunigungskräfte sowie gegenseitige Anziehung erzeugt. Wie kann man nun diese Theorie überprüfen? Das Higgs-Feld kann man nicht direkt messen, da es überall im Universum gleich stark sein muss. Andernfalls hätten Dinge in verschiedenen Regionen des Universums unterschiedliche Massen. Zu jedem Kraftfeld gehört jedoch ein Austauschteilchen, ein ►Boson, welches die Wechselwirkung des Felds mit anderen Teilchen vermittelt. Das Boson des elektromagnetischen Feldes etwa ist das Photon, das Lichtteilchen - und das Boson des Higgs-Feldes ist eben das Higgs-Boson.

Es geht also nun darum, ein solches Higgs-Boson zu erzeugen und nachzuweisen, um die Theorie vom Higgs-Feld zu überprüfen und der Ursache der Teilchenmassen genauer auf den Grund zu gehen. Leider sagt die Theorie voraus, dass das Higgs-Boson sehr schwer ist - etwa zweihundertmal schwerer als ein Wasserstoffatom. Daher braucht man sehr große Energien, um es zu erzeugen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wurden Zerfälle des Higgs-Bosons bei einer Masse von 125000 MeV am LHC-Teilchenbeschleuniger 2012 beobachtet; zum Zeitpunkt dieser Niederschrift war die statistische Analyse der Daten noch nicht vollständig abgeschlossen.

© Johann Christian Lotter   ■  Unendlichkeit  ■  BücherLinks  ■  Forum