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Jubel über neuentdecktes Teilchen

Teams aus der ganzen Welt arbeiteten zusammen, um die Entdeckung des Higgs-Bosons möglich zu machen. Auch Forschungsgruppen aus Wien spielten eine wichtige Rolle.

Wir gratulieren!

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Das Higgs-Boson wurde gefunden – zumindest weist alles darauf hin. Jubel, Applaus und Sektgläser gab es auch in Wien. Am Institut für Hochenergiephysik wurde die offizielle Präsentation der Ergebnisse live aus dem CERN übertragen.

Die TU Wien und das HEPHY

Das Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) ist ein Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften – mit engen Verbindungen zur TU Wien. So ist etwa der Direktor des HEPHY, Prof. Christian Fabjan, Universitätsprofessor an der TU Wien, und der stellvertretende Direktor Manfred Krammer dem Atominstitut der TU Wien als Dozent zugeteilt.

Die Forschungsgruppen des HEPHY haben wichtige Beiträge für das CMS geleistet – einen der zwei großen Teilchendetektoren, die nun die entscheidenden Daten liefern konnten. Enge Verbindungen gibt es auch zum Institut für Theoretische Physik der TU Wien, wo in der Arbeitsgruppe von Prof. Anton Rebhan an teilchenphysikalischen Fragestellungen geforscht wird.

Lange erhofft, endlich entdeckt
Lange wurde an dem großen Teilchenbeschleuniger und den Detektoren am CERN in Genf gebaut, die Suche nach dem Higgs galt von Anfang an als entscheidendes Ziel. Nun, am 4. Juli 2012, konnte endlich verkündet werden, worauf die Hochenergiephysik-Community auf der ganzen Welt so lange gewartet hatte: Man hat tatsächlich bei der Suche nach dem Higgs ein neues Teilchen gefunden. Es gehört zur Teilchenfamilie der Bosonen und hat eine Masse von 125-126 Giga-Elektronenvolt.

Kann man auch wirklich sicher sein?
Von der Entdeckung eines Teilchens spricht man nur dann, wenn die Sicherheit sehr hoch ist, dass es sich nicht um bloßen Zufall handelt. Theoretisch wäre es denkbar, dass rein zufällige statistische Schwankungen ein Signal verursachen, das aussieht wie ein Higgs-Teilchen. Gäbe es tatsächlich kein Higgs-Teilchen, wäre die Chance, die gemessenen Signale zu erhalten, allerdings extrem gering: Sie läge bei etwa eins zu 3,5 Millionen – bei einem einzelnen Detektor. Durch die Verwendung von zwei Detektoren, die praktisch idente Ergebnisse lieferten, erhöht sich die Sicherheit noch einmal deutlich.

Fünf Standardabweichungen
Eingebürgert hat sich die Grenze von fünf Standardabweichungen: Wenn das gemessene Signal so stark ist, dass es um mindestens fünf Standardabweichungen von dem entfernt ist, was man als bloßes Zufallssignal erwarten würde, dann kann man von einer Entdeckung sprechen. Daher war es psychologisch wichtig, diese symbolträchtige Grenze zu überschreiten. Mit den heute gezeigten Daten ist das gelungen: Die Daten des CMS blieben mit 4,9 Standardabweichungen knapp darunter, der zweite Detektor (ATLAS) erreichte die magische Grenze von 5,0. Würde man die Daten beider Detektoren kombinieren, läge man sogar sehr deutlich darüber.

Ist es wirklich das Higgs?
Es gibt also keinen rational sinnvollen Zweifel daran, dass ein neues Teilchen entdeckt wurde. Vorsichtig ist man am CERN noch damit, es „Higgs“ zu nennen. Die Eigenschaften des neuen Teilchens konnten nämlich noch nicht alle im Detail erforscht werden, und so ist es theoretisch möglich, dass es sich um etwas Anderes als das Higgs-Teilchen handeln könnte. Damit rechnet allerdings niemand wirklich: „Alle bisher gemessenen Charakteristika des Teilchens, etwa die einzelnen Zerfallsraten, mit denen sich das Higgs in andere Teilchen umwandelt, stimmen sehr gut mit den erwarteten Eigenschaften des Higgs überein“, meint  Prof. Anton Rebhan vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien. Aus seiner Sicht besteht daher kein Zweifel, dass man am CERN nicht bloß irgendein Teilchen entdeckt hat, sondern das langgesuchte Higgs. Er erhofft sich spannende neue Erkenntnisse aus weiteren Messungen, die dann auch genauere Aufschlüsse über das neugefundene Teilchen geben sollen.

Die Entdeckung des Higgs-Teilchens bedeutet also noch lange nicht, dass dieses Thema nun abgehakt ist – im Gegenteil: „Das ist erst der Anfang“, sagt Fabiola Gianotti, Sprecherin des ATLAS-Experiments: „Wir treten nun ein in die Ära der Higgs-Messungen.“