"Wir beobachten in unseren Daten deutliche Signale eines neuen Teilchens im Bereich von 125 Gigaelektronvolt (GeV) mit einer Signifikanz von knapp 5 Sigma. Diese Ergebnisse sind zwar noch vorläufig, aber es handelt sich tatsächlich um ein neues Teilchen. Wir wissen, dass es ein Boson sein muss, und es ist das schwerste Boson, das wir je entdeckt haben." Mit diesen Worten umschreibt der Physiker Joe Incandela, Sprecher des CMS-Projekts am CERN, die bedeutende Entdeckung, die er zusammen mit seinem Team und den Kollegen des parallel laufenden ATLAS-Projekts gemacht hat.

Noch vermeiden die Wissenschaftler eine Festlegung, ob es sich bei diesem neuen Teilchen tatsächlich um das lange gesuchte Higgs-Boson handelt, doch sprechen viele der jetzt bekannt gegebenen Daten dafür. "Die Zahl der Ereigniskandidaten und die Verteilungen der nachgewiesenen Zerfallsteilchen entsprechen der Hypothese, dass es sich um das Higgs-Boson handelt. Die Wahrscheinlichkeit, dass die beobachteten Signale eine Fehlmessung oder statistische Fluktuation sind, liegt bei eins zu einer Million", sagt zum Beispiel Thomas Müller vom Karlsruher Institut für Technologie, dessen Arbeitsgruppe am CMS-Großdetektor mitwirkt. Zum Vergleich: Bei der Bekanntgabe letzten Herbst, dass es erste schwache Signale gäbe, lag das Signifikanzniveau nur bei 2 Sigma. Zwischen den Resultaten der beiden Gruppen herrschen zudem nur geringe Unterschiede: Das ATLAS-Team berichtet von einem Teilchen bei 126,5 GeV mit 5 Sigma, das CMS-Team von einem Teilchen mit 125,3 GeV und 4,9 Sigma.

Proton-Proton-Kollision
© Thomas McCauley und Lucas Taylor, CERN
(Ausschnitt)
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Zu verdanken haben die Physiker diese Daten vor allem den Erhebungen der letzten Monate: Allein zwischen April und Juni sammelten die Gruppen von ATLAS und CMS mehr Material als während des gesamten letzten Jahres. Zudem erhöhten sie die Energie von sieben auf acht Teraelektronvolt, mit der sie Protonen aufeinanderjagten und zusammenstoßen ließen. Die Auswertung dieser Daten zeigte nun das Signal eines Teilchens bei einer Masse von 125 GeV/c2 (eine Masseneinheit der Elementarteilchenphysik): Das neue Teilchen wiegt damit etwas mehr als ein Zäsiumatom. Das vermeintliche Higgs-Boson ist sehr kurzlebig und lässt sich daher nicht direkt in den Detektoren beobachten. Nachgewiesen wird es daher über seine Zerfallsprodukte, die laut Incandela entweder zwei Photonen oder zwei Z-Bosonen sind. Billionen Protonenkollisionen waren hierfür nötig. Für einen hundertprozentigen Nachweis reichten diese beiden Kanäle aber nicht aus: "Laut Standardmodell kann das Higgs-Boson beispielsweise auch in ein Elektron-Positron-Paar oder in Fermionen zerfallen", sagt Müller.

Die Arbeit für die Physiker sei damit noch lange nicht beendet, weist Müller nachdrücklich auf weiterhin vorhandene Lücken hin: "Im laufenden Jahr werden wir voraussichtlich unsere Datenmenge vervierfachen. Das wird uns erlauben, die Eigenschaften des gefundenen Teilchen genauer zu vermessen: seine Masse, die Kraft, mit der es an verschiedene Teilchen koppelt, und weitere wichtige Kenngrößen, mit denen geprüft werden kann, ob das Standardmodell in sich konsistent beschreibbar ist. Erst dann können wir festlegen: 'Es ist das Higgs-Boson.'" Im Moment sind die Physiker am CERN dennoch bereits sehr euphorisch, wie man den Worten von Rolf-Dieter Heuer, dem Leiter des CERN, entnehmen kann: "Wir haben einen Meilenstein im Verständnis der Natur erreicht. Die Entdeckung eines Teilchens, das mit dem Higgs-Boson im Einklang steht, öffnet das Tor zu weiteren, detaillierten Studien und wirft wahrscheinlich Licht auf andere Geheimnisse des Universums."

Lesen Sie mehr zum Thema in unserem Hintergrundartikel "Das Gespenst von Genf wird greifbar".