Higgs-Boson

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Physikalischer Kontext

Der Higgs-Mechanismus ist im Standardmodell zwingend erforderlich, um die experimentelle Tatsache zu berücksichtigen, dass die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung Masse tragen. Der Higgs-Mechanismus ist sehr komplex[1]. Mehr als populärwissenschaftliche Erklärungen übersteigen den Rahmen des Physkis und können an dieser Stelle nicht gegeben werden. Eine anschauliche Erklärung findet sich in [2].

Das Higgs-Feld

Die Higgs-Mechanismus beinhaltet, dass das gesamte Universum von einem Feld, nämlich dem Higgs-Feld durchsetzt ist. Wenn sich ein Teilchen durch dieses Feld bewegt, dann wirkt das Feld wie zäher Honig und verlangsamt das Teilchen. Es bewegt sich langsamer als es ohne Feld könnte. Es wird also träge ud erhält dadurch seine Masse. Eine Analogie aus der Festkörperphysik ist die Bewegung eines Elektrons durch ein Gitter aus positiven Atomrümpfen. Elektron und Atomrümpfe ziehen sich an, wodurch sich die Atomrümpfe um das Elektron herum verdichten. Das Elektron wird dadurch gebremst und und benimmt sich so, als sei es schwerer, als es tatsächlich ist.

Das Higgs-Boson

Beim Higgs-Boson handelt es sich um des Feldquant des Higgs-Feldes. Es ist eine Verdichtung des Higgs-Feldes, die sich ausbreitet, ohne dass ein Teilchen darin ist. Wieder ist die Analogie aus der Festkörperphysik hilfreich: Auch ohne ein vorhandenes Elektron können sich Verdichtungen der Atomrümpfe ausbilden und ausbreiten. Im Festkörper nennt man solche Verdichtungen Phononen. Sie entstehen beispielweise, wenn eine Schallwelle durch den Festkörper läuft.

Ist das Higgs-Boson nun nachgewiesen? Diese Frage kann man nicht mit ja oder nein, sondern nur mit "vermutlich" beantworten. Denn in den Experimenten am Cern wurde 2012 ein neues Elementarteilchen gefunden, dass in allen Eigenschaften (z.B. Spin 0, Masse ca. 124 GeV) mit dem gesuchten Higgs-Boson übereinstimmt. Aber ist es wirklich das Higgs-Boson? Das ist ungefähr so, wie folgender Fall: Hauptkommissar Thiel wird zu einem Tatort gerufen, an dem ein Mordopfer erstochen wurde. Der Gerichtsmediziner Prof. Boerne findet schnell heraus, dass das Opfer mit einem sehr seltenen Samurai-Schwert getötet wurde. Bei einem Verdächtigen wird dann tatsächlich ein solches genau passendes Schwert gefunden. Aber ist er zweifelsohne der Mörder?

Es ist zumindest sehr wahrscheinlich. Und die Physik hat auf die Entdeckung des Teilchens im Jahr 2013 mit dem Nobelpreis für Peter Higgs und François Englert reagiert.


Literatur

  1. Donald H. Perkins, Hochenergiephysik, 3. Auflage, Addison-Wesley(Deutschland) GmbH, Bonn, München (1991)
  2. German Hacker, Grundlagen der Teilchenphysik, Lernprogramm, Solstice-Projekt, Universität Erlangen, Version vom 28. März 2003, abgerufen am 02.10.2017,Online Resource