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Das Phantom nimmt Gestalt an

Physiker haben ein neues Teilchen beobachtet. Es könnte das lang gesuchte Higgs sein. Die Ergebnisse sind bahnbrechend - und geeignet, eine neue Ära in der Physik einzuleiten.

Von Lea Wolz

So viel Applaus, so viel Euphorie und so viele rührende, aber auch humorvolle Momente gab es selten am Teilchenforschungszentrum Cern in Genf. Physiker aus aller Welt feiern einen Durchbruch bei der Suche nach dem Higgs-Boson. Sie haben ein neues Teilchen beobachtet, dessen Eigenschaften nahe legen, dass es sich um das sogenannte Gottesteilchen handelt. "Als Laie würde ich sagen, wir haben es", fasste Cern-Direktor Rolf Heuer die Ergebnisse zusammen. "Das ist ein historischer Meilenstein, aber wir befinden uns erst am Anfang."

Dabei hatte Heuer gleich zu Beginn die Lacher des Auditoriums auf seiner Seite, als er verkündete: Es ginge heute um ein bestimmtes Teilchen, dessen Namen er aber vergessen habe. Die Zurückhaltung war allerdings Programm: Trotz einer überwältigenden Datenlage zeigten sich die Forscher vorsichtig. Manch einer mag da vielleicht auch noch die Pleite um die angeblich überlichtschnellen Neutrinos im Hinterkopf gehabt haben - die auf ein fehlerhaftes Kabel zurückzuführen war.

Davon, dass sie das auch als Gottesteilchen bezeichnete Higgs entdeckt hätten, sprachen die Forscher heute jedenfalls nicht. Doch die Präsentation zeigte: Das mysteriöse Teilchen ist eingekreist - und es ist zumindest ein heißer Kandidat für das Higgs. "Es ist schwer, nicht aufgeregt zu sein, angesichts dieser Resultate", schwärmte Cern-Forschungsdirektor Sergio Bertolucci.

Einige schlaflose Nächte habe er bereits hinter sich, gestand auch Joe Incandela, Sprecher eines der beiden Projekte am Cern. Der Physiker präsentierte auf dem mit Spannung erwarteten Seminar die Daten, die am "CMS" Detektor des LHC ("Large Hadron Collider") gesammelt wurden - mit zitternder Stimme. Demnach zeigte sich in den Experimenten ein bis jetzt unbekanntes Teilchen mit einer Masse um die 125 Gigaelektronenvolt (GeV) - und damit genau in dem Bereich, in dem die Forscher das Higgs erwarten. "Es ist ein vorläufiges, aber ein sehr solides Ergebnis", sagte Incandela.

Higgs-ähnliches Teilchen gesichtet

Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei dem beobachteten Signal um einen statistischen Ausreißer handelt, geben die Forscher mit 4,9 Standardabweichungen an. Streng genommen bleiben sie damit knapp unter der 5-Sigma-Grenze, die in der Physik für einen sauberen wissenschaftlichen Nachweis gilt. Für die Ergebnisse gab es dennoch tosenden Applaus.

Die Ergebnisse am zweiten der beiden Detektoren, dem "Atlas"-Experiment, waren sogar noch vielversprechender, allerdings bei einer leicht höheren Masse. "Wir haben in unseren Daten Signale eines Teilchens mit einer 5-Sigma-Signifikanz im Bereich um 126 GeV registriert" sagte die Sprecherin des "Atlas"-Teams Fabiola Gianotti. Von einer "Entdeckung" will am Cern trotzdem noch niemand sprechen. Man habe ein Teilchen beobachtet, das konsistent mit dem lange gesuchten Higgs-Boson ist, meldet auch die Pressestelle.

Was für Laien kleinlich klingen mag, ist für Wissenschaftler nicht unbedeutend. Heißt es doch, dass sie noch weiter Daten sammeln müssen. Doch trotz dieser Einschränkung, waren die heute in Genf präsentierten Ergebnisse sensationell. Und sie verdeutlichten: Die Forscher befinden sich bei ihrer Suche nach dem Higgs-Teilchen auf der Zielgeraden.

Das Higgs-Teilchen gilt als das letzte noch unbekannte Teilchen im sogenannten Standardmodell der Physik. Es könnte erklären, wie Teilchen zu ihrer Masse kommen. Vorhergesagt hatte es der schottische Physiker Peter Higgs. Knapp 50 Jahre nachdem sein Aufsatz zu diesem Thema publiziert wurde, ist das Higgs nun "in Reichweite", wie es auf der Cern-Seite heißt.

"Es ist nahezu unglaublich, dass es noch zu meinen Lebzeiten beobachtet wurde", sagte ein sichtlich gerührter Peter Higgs auf der Konferenz. Der schottische Wissenschaftler konnte kaum die Tränen zurückhalten. Stellt sich heraus, dass es sich bei dem nun am Cern beobachteten Teilchen tatsächlich um das Higgs-Boson handelt, dürfte dem Physiker der Nobelpreis sicher sein.

  "Ich sollte meine Familie bitten, eine Flasche Champagner kaltzustellen", soll Peter Higgs einer Mitteilung der Universität Edinburgh zufolge gesagt haben. Gerührt verfolgte der schottische Physiker das Seminar in Cern.

"Ich sollte meine Familie bitten, eine Flasche Champagner kaltzustellen", soll Peter Higgs einer Mitteilung der Universität Edinburgh zufolge gesagt haben. Gerührt verfolgte der schottische Physiker das Seminar in Cern.

Nachweis im Teilchenschauer

Auf der Suche nach dem Higgs lassen die Cern-Wissenschaftler in dem 27 Kilometer langen Kreistunnel unterhalb von Genf Protonen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aufeinander prallen. Bei diesen Kollisionen müssten der Theorie zufolge auch Higgs-Teilchen entstehen, wenn auch relativ selten. Diese Higgs-Bosonen zerfallen allerdings schnell wieder - doch sie hinterlassen ihre Spuren. Die Forscher versuchen, die Teilchen an ihren Zerfallsprodukten zu erkennen.

Dabei ist man nun offensichtlich einen entscheidenden Schritt weitergekommen. Denn seit der Präsentation der Ergebnisse im vergangenen Jahr konnten die Forscher die Datenmenge mehr als verdoppeln- und damit mit größerer Wahrscheinlichkeit bestätigen, was sich bei der Präsentation im Dezember bereits angedeutet hatte: Im Bereich um 125 GeV gibt es ein Signal, das auf ein neues, Higgs-ähnliches Teilchen hinweist.

Dass den Forschern dabei höchst wahrscheinlich das so lange gesuchte Higgs ins Netz ging, liegt nahe. Darauf deutet die Masse des neuen Teilchens ebenso hin wie die im Teilchenschauer nachgewiesenen Zerfallsprodukte. Etwa jedes Tausendste Higgs zerfällt demnach in zwei Photonen, ein Signal, das in dem Partikelschauer gut zu erkennen ist. Auch ein Überschuss an anderen Zerfallspartikeln - sogenannten Z-Bosonen - ist ein starkes Indiz für das Higgs-Boson.

Doch Gewissheit bietet das noch nicht. Incandela sagte daher auch lediglich: "Wir haben ein neues Boson beobachtet." Denn um wirklich nachzuweisen, dass es sich bei dem neuen Teilchen um das vom Standardmodell vorhergesagte Higgs-Boson handelt, müssen die Forscher seine Eigenschaften noch genauer untersuchen - und etwa weitere Zerfallsprodukte finden, die dem Standardmodell zufolge typisch für das Higgs sind. Einstimmig hieß es daher heute: "Wir benötigen mehr Daten."

Aufbruch in eine neue Ära

Damit rechnen die Forscher in einigen Monaten. Sollte dann schon festgestellt werden können, dass es sich bei dem neuen Teilchen tatsächlich um das Higgs handelt, wäre dies eine der größten Entdeckungen des Jahrhunderts und der Endpunkt einer langen Suche. Und dennoch: Es würde in erster Linie einen Aufbruch zu neuen Ufern bedeuten, eine neue Ära der Physik würde beginnen.

Darauf wies auch Cern-Direktor Heuer heute noch einmal hin, indem er süffisant anmerkte. "Wir haben etwas beobachtet, das mit der Existenz eines Higgs-Bosons übereinstimmt. Aber mit welchem?" Tatsächlich ist es auch denkbar, dass es mehrere Higgs-Teilchen gibt. Manchem Wissenschaftler wäre es vielleicht sogar lieber, wenn es sich bei dem nun beobachteten Teilchen nicht um das eine, im Standardmodell vorhergesagte Higgs handeln würde.

Denn auch mit diesem Modell können längst nicht alle offenen Fragen der Teilchenphysik erklärt werden. Das Rätsel um die Dunkle Materie bleibt etwa unbeantwortet. "Wir gelangen nun an einen Punkt, an dem wir einen tiefen Einblick in die Entstehung des Universums bekommen, so tief wie nie zuvor", sagte Incandela. "Wir sind ganz nah an der Grenze zu einer Entdeckung. Das könnte der letzte Part der Geschichte sein - oder es könnte uns den Zugang zu zahlreichen neuen Erkenntnissen eröffnen."

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