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Teilchenphysik: Weltbild vor dem Umbruch

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Sollen Physiker mit einem Wort begründen, warum der Large Hadron Collider gebaut wurde, sagen sie sehr wahrscheinlich: Higgs. Das Higgs-Teilchen ist der letzte unentdeckte Bestandteil unserer gegenwärtigen Theorie der Materie, die Attraktion auf dem Jahrmarkt der Teilchenphysik. Doch der neue Beschleuniger, der den größten Sprung aller Zeiten im Leistungsvermögen einer solchen Teilchenschleuder verkörpert, verspricht noch weitaus mehr. Was genau er uns bescheren wird, wissen wir zwar nicht. Aber mit Sicherheit sind Entdeckungen und neue Rätsel dabei, welche die Teilchenphysik umkrempeln und auch in den Nachbardisziplinen erhebliche Wellen schlagen werden.

In der neuen Welt, die wir damit betreten, werden wir vermutlich erfahren, was die Trennung zwischen zwei der vier fundamentalen Naturkräfte – schwache und elektromagnetische Wechselwirkung – verursacht. Daraus ergeben sich auch neue Antworten auf einfache, grundlegende Fragen wie: Warum gibt es Atome? Warum Chemie? Wieso existiert überhaupt stabile Materie?

Der Nachweis des Higgs-Teilchens ist dabei ein entscheidender Schritt – aber nur der erste. Jenseits davon liegen Phänomene, die uns vielleicht eine Erklärung dafür liefern, warum die Gravitation so viel schwächer ist als die anderen Naturkräfte und woraus die geheimnisvolle Dunkle Materie besteht, die das Universum erfüllt. Noch tiefer geht die Hoffnung, Einsichten in das Wesen der unterschiedlichen Arten von Materie, in das verbindende Element zwischen äußerlich grundverschiedenen Teilchenkategorien und in die Natur der Raumzeit zu erlangen. All die großen Fragen in der heutigen Physik und Kosmologie scheinen sowohl untereinander als auch mit der Theorie, die einst zur Vorhersage des Higgs-Teilchens führte, verknüpft zu sein. Der LHC wird uns helfen, diese Fragen zu verfeinern, und den Weg zu den Antworten aufzeigen.

Was die Physiker als "Standardmodell" der Teilchenphysik bezeichnen – um seinen vorläufigen Charakter anzudeuten –, liefert eine beeindruckende Deutung vieler Aspekte unserer Welt. Seine Hauptelemente kristallisierten sich in der aufregenden Zeit der 1970er und 1980er Jahre heraus, als eine Flut bahnbrechender experimenteller Befunde zu produktiven Diskussionen anregte, aus denen faszinierende neue Ideen erwuchsen. Vielen Teilchenphysikern erscheinen die vergangenen 15 Jahre nach dem kreativen Gären in den Jahrzehnten davor als Ära der Konsolidierung. Dabei gab es reichlich experimentelle Bestätigungen für das Standardmodell. Doch zugleich mehrten sich die Hinweise auf Phänomene jenseits seines Geltungsbereichs, und neue Theorien vermittelten eine Vorstellung davon, wie ein umfassenderes, vollständigeres Weltbild aussehen könnte...
November 2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft November 2008

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