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Wuppertaler Physiker erstellen Steckbrief des Higgs-Teilchens

„Ich glaube, wir haben es“. Zu dieser recht unwissenschaftlichen Äußerung hatte sich Prof. Dr. Rolf Heuer, Direktor des internationalen Forschungslabors CERN in Genf, hinreißen lassen, als vor fast genau einem Jahr, am 4. Juli 2012, die Sprecher des größten Experiments aller Zeiten, des Large Hadron Collider (LHC), den Nachweis eines bislang noch nie gesehenen neuen Teilchens verkündeten. Damit schien die knapp 50 Jahre dauernde Suche nach dem sogenannten „Higgs-Teilchen“ nach nur zwei Jahren Laufzeit des LHC ein erfolgreiches Ende genommen zu haben.

Um Heuers Vermutung auf eine wissenschaftlichere Basis zu stellen, sind aber genauere Untersuchungen nötig. Die Physiker gehen dabei ähnlich vor, wie die Polizei auf der Suche nach einem Täter: Sie erstellen einen möglichst detaillierten „Steckbrief”, mit dem sie Verdächtige vergleichen können. Forschungsergebnisse von Physikern der Bergischen Universität Wuppertal unter Leitung von Prof. Dr. Robert Harlander sind wichtiger Bestandteil dieses Steckbriefs, der heute im Internet veröffentlicht wurde (http://arxiv.org/abs/1307.1347).

Dr. Stefan Liebler, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe (links), und Prof. Dr. Robert Harlander
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Gemäß der Theorie ist das Higgs-Teilchen notwendig, um die Masse aller Elementarteilchen (z.B. Elektronen und Quarks) zu erklären. Das Higgs-Teilchen zeigte sich zunächst als winzige Überhöhung in den Daten der LHC-Experimente. Die Größe dieser Überhöhung hatte Prof. Harlander zusammen mit seinem amerikanischen Kollegen Dr. William Kilgore vorhergesagt und damit gewissermaßen in den Steckbrief des Higgs-Bosons eingetragen. „Bereits 2002 – ich war damals noch an einem Forschungslabor in den USA beschäftigt – konnten wir zeigen, dass das zu erwartende Signal eines Higgs-Teilchens bis dato drastisch unterschätzt worden war. Ohne diese Korrektur wäre man sich heute bei weitem nicht so sicher, dass das neue Teilchen wirklich das Higgs-Teilchen ist“, so Harlander.

Heute ist die Wuppertaler Arbeitsgruppe um Prof. Harlander fest eingebunden in eine weltweite Kollaboration, die nun den bisher genauesten „Steckbrief“ des Higgs-Teilchens erstellt hat. „Es ist ein super Gefühl, in einer so heißen Phase der Teilchenphysik mitten drin dabei zu sein.”, sagt Tom Zirke, Doktorand bei Prof. Harlander. Hendrik Mantler, ebenfalls Doktorand, und Dr. Stefan Liebler, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe, haben über die vergangenen Monate äußerst komplizierte Berechnungen durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls in den Steckbrief mit aufgenommen wurden. Sie sind sich einig: „In Wuppertal haben wir natürlich einen großen Vorteil gegenüber vielen anderen Universitäten: Um mit Kollegen von den Experimenten zu diskutieren, müssen wir nicht unbedingt ans CERN fahren – wir gehen einfach die Treppe runter!” Dort sitzen die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Peter Mättig, Prof. Dr. Wolfang Wagner und Prof. Dr. Christian Zeitnitz, die schon am Bau der LHC-Detektoren mit beteiligt waren und über jedes Detail der Experimente Bescheid wissen.

Mit dem neuen Steckbrief des Higgs-Teilchens, der heute im Internet veröffentlicht wurde (http://arxiv.org/abs/1307.1347), sind die Forscher bestens vorbereitet auf das kommende Jahr, wenn der LHC mit doppelt so hoher Energie wie bisher seine Entdeckungsreise in die Welt der kleinsten Teilchen fortsetzt.

Kontakt:
Prof. Dr. Robert Harlander
Fachgebiet Theoretische Physik
Telefon 0202/439-2635
E-Mail robert.harlander{at}uni-wuppertal.de