Teilchenphysik Ein Cousin des Higgs-Teilchens?

Verdächtiges Signal: Haben die Forscher am Kernforschungszentrum Cern ein neues Elementarteilchen entdeckt?

(Foto: Fabrice Coffrini/AFP)
  • Am LHC, dem Teilchenbeschleuniger bei Genf, haben Physiker Auffälligkeiten in experimentellen Daten entdeckt.
  • Diese Anhäufung weist darauf hin, dass sie möglicherweise einem neuen Elementarteilchen auf der Spur sind - einem ähnlichen Teilchen wie dem Higgs-Boson.
  • Das Higgs-Boson gilt als einer der letzten Bausteine des sogenannten "Standardmodells". Mit diesem Formelwerk können Wissenschaftler jedoch nicht alle bislang beobachteten Phänomene erklären.
Von Robert Gast

Es ist bloß ein winziger Ausschlag in einer Kurve aus Messdaten, aber er fasziniert Physiker wie kaum ein anderes Ergebnis in den vergangenen Jahren. Mit Glück könnte die kleine Beule im kommenden Jahr noch wachsen und zu einer wissenschaftlichen Sensationen werden. Genauso gut kann sie sich aber auch als Fata Morgana entpuppen.

Noch ziehen die Physiker am Elementarteilchenzentrum Cern keine definitven Schlüsse aus den Daten, die sie in dieser Woche in Genf präsentiert haben. Sie stammen vom weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC). Er besteht aus zwei 27 Kilometer langen Vakuumröhren, die in einem kreisförmigen Tunnel bei Genf liegen. Darin lassen Physiker seit Jahren Wasserstoff-Atomkerne mit annähernder Lichtgeschwindigkeit kollidieren. Haushohe Detektoren protokollieren, was bei diesen Mikro-Karambolagen passiert. So können Forscher die Partikel-Trümmer, die bei jeder Kollision entstehen, nach den Spuren neuer, bisher unbekannter Elementarteilchen durchforsten.

Auffällige "Beule" in der Messkurve

2012 wiesen die Physiker nach, dass bei besonders heftigen Zusammenstößen das sogenannte Higgs-Teilchen entstehen kann. Es war der letzte noch nicht nachgewiesene Bestandteil einer Theorie, mit der Wissenschaftler seit den 1970er-Jahren den Mikrokosmos beschreiben. Da dieses "Standardmodell" aber nicht alle Phänomene einschließt, die Physiker in den vergangenen Jahrzehnten beobachtet haben, sind Teilchenforscher auf der Suche nach einem noch umfassenderen Formelwerk. Bisher fehlen aber experimentelle Hinweise, wie dieses aussehen könnte. Der jüngste Fund am LHC könnte genau solch ein Hinweis sein. Seit Juni dieses Jahres jagt der Beschleuniger Atomkerne mit so hoher Energie aufeinander wie nie zuvor. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, bisher unbekannte Elementarteilchen zu erzeugen. Sie würden sich dadurch verraten, dass bei einer bestimmten Kollisionsenergie ein Überschuss an Kollisionssplittern entsteht, sichtbar als Beule in einer Messkurve. Eine solcher Anhäufung ist nun tatsächlich aufgetaucht - und das sowohl in den Daten des Detektors "Atlas", als auch im Konkurrenz-Experiment "CMS".

Sollte es sich um ein neues Elementarteilchen handeln, wäre es schwerer als alle bisher bekannten Partikel, sechsmal so massiv wie das Higgs-Boson. "Es könnte sich um ein weiteres Teilchen aus der Higgs-Familie handeln", sagt der Physiker Tilman Plehn von der Universität Heidelberg. Am Cern vermeidet man es bislang allerdings, von einer Entdeckung zu reden. Bisher wisse man noch nicht, wie man die Daten interpretieren solle.

Auch andere Physiker tendieren zu Vorsicht: "Ich persönlich halte eine statistische Fluktuation für die wahrscheinlichste Ursache", sagt Michael Krämer von der RWTH Aachen. In diesem Fall wäre es schlicht Zufall, dass die Detektoren ein verdächtiges Signal aufzeichnen - so wie ein Würfel, der dreimal hintereinander einen Sechser zeigt. Das kommt immer wieder vor. Vom kommenden April an soll der LHC neue Messdaten liefern. Diese werden die Beule entweder anwachsen lassen - oder sie verschwindet.

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