Higgs-Boson

Das Higgs Boson ist die letzte offene Baustelle des Standardmodells der Elementarteilchenphysik (SM).

Das SM hat bisher allen Überprüfungen im Experiment standgehalten.  Seine Vorhersagen sind von erstaunlicher experimenteller Genauigkeit. Einen Haken hat die Sache aber trotzdem: Die so wichtigen Massen der  Elementarteilchen kommen dabei nicht von selbst aus der Theorie heraus:  Man muss sie im vorhinein experimentell ermitteln, damit es  funktioniert.

Ein mathematisch eleganter Mechanismus, der ursprünglich aus der  Festkörpertheorie kommt, könnte nun die Entstehung der Massen der  Elementarteilchen auch theoretisch erklären. Das Austauschteilchen dieses Mechanismus nun ist genau das gesuchte Higgs Boson, benannt nach dem Entdecker dieses mathematischen Kalküls. Genauso wie bei der Suche nach den Gravitationswellen (und damit dem Graviton als Austauschteilchen) steht man hier auch vor der Frage, ob man die Theorien bislang richtig verstanden und angepasst hat, oder ob ein Um- oder Weiterdenken, eine neue Physik also, notwendig wird.

Ähnlich wie bei den Gravitationswellen muss man in der QM auch regelmässig Gleichungssysteme linearisieren. Im Gegensatz zu den streng  nichtlinearen Gleichungen der ART funktioniert dies meist auch gut. Denn es lässt sich leicht zeigen, dass der Raum auf dem sich die meisten Elementarteilchenprozess abspielen schön flach ist, was durch Experimente dann auch zu bestätigen ist.

Je tiefer man jedoch in die Materie eindringt, und damit auf sehr kleinen Skalen Energien vereinigt, so fragwürdiger wird jedoch diese Annahme. So sind etwa die Verhältnisse innerhalb des Protons, das aus drei Quarks besteht, überhaupt nicht klar. Woher kommt die Masse des Teilchens? Die drei Quarks alleine reichen dazu nicht aus, was machen die Gluonen etc. pp. in diesem Bereich? Solche Fragen soll der nun in Betrieb gegangene LHC, der Large Hadron Collider in Genf klären: Die grösste je von Menschen gebaute Forschungsmaschine dient dazu, in immer kleinere Bereiche der Materie  vorzustossen und experimentell messbar zu machen.

Nur eine von vielen Fragen die er klären soll ist: Gibt es das  theoretisch so elegante Higgs Boson tatsächlich? Bei den jetzt  verfügbaren Energien sollte es bald auftauchen. Lässt es sich demnächst sehen, dann gibt es dafür natürlich den fälligen Nobelpreis, sicherlich auch für den bereits in die Jahre gekommenen Prof. Dr. Higgs. Tut sich  aber nichts, dann wird es noch viel spannender: Wo liegt dann der Haken  des SM?

Also schaunmermal, ich bin gespannt.

 

Letzes Update: In 2012 wird es eng...