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Teilchenphysik: Fluktuation statt Revolution

Die Sensation bleibt vorerst leider aus. Seit Monaten hofften und bangten Physiker, dass die Hinweise auf ein neues Teilchen Bestand haben würden. Nun ist die Enttäuschung groß.
ATLASLaden...

Die Revolution in der Teilchenphysik muss verschoben werden: Der kleine Hubbel, der sich vor einigen Monaten in den Daten am riesigen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) bei Genf abzeichnete, scheint sich nun doch wieder zu verflüchtigen. Wie Wissenschaftler auf der gegenwärtig stattfindenden 38. Internationalen Konferenz für Hochenergiephysik in Chicago berichten, verdankt sich der Hubbel wohl lediglich einer ungewöhnlichen statistischen Fluktuation.

Dabei war seine Signatur so interessant, dass sie das Interesse von Teilchenphysikern und Medien weltweit auf sich gezogen hatte: Bei einer Energie von 750 Gigaelektronvolt trat eine ungewöhnliche Häufung von Photonenpaaren auf – also jeweils zweier Lichtteilchen mit extrem hoher Energie. Diese Energie entspricht ungefähr der sechsfachen Masse des nicht gerade leichtgewichtigen Higgs-Teilchens. Das Higgs wurde 2012 ebenfalls am LHC entdeckt und war das letzte ausbleibende Teilchen im Baukasten der Teilchenphysik.

Auch das Higgs kann in zwei Photonen zerfallen. Viele Forscher sahen in dem neuen Signal deshalb einen möglichen Hinweis auf einen "schweren Bruder" des Higgs. Dessen Existenz hätte das Standardmodell der Teilchenphysik gesprengt, in dem alle bekannten Elementarteilchen zusammengefasst sind. Insbesondere die Tatsache, dass mit ATLAS und CMS gleich zwei der großen Detektoren am CERN einen Hubbel bei 750 Gigaelektronvolt gesehen hatten, ließ die Erwartung steigen.

500 Studien über ein Phantom

So elektrisiert waren die Teilchenforscher von der Anomalie in den Daten, dass mittlerweile über 500 wissenschaftliche Studien zu denkbaren Ursprüngen des Signals erschienen sind. Aber auch wenn die große Überraschung nun ausbleibt, war die ganze Arbeit keineswegs wertlos: Die neuen Methoden können auch bei der Suche nach anderen Teilchen weiterhelfen.

Die Gerüchte im Vorfeld der Konferenz hatten schon angedeutet, dass es wohl nicht zur erhofften Sensation kommen würde. Dennoch waren alle Forscher auf die finalen Daten gespannt: Denn das CERN ist mittlerweile ganz gut darin, Ergebnisse bis zum offiziellen Verkündungsdatum geheim zu halten. Auch die Forscher nehmen die Schweigepflicht sehr ernst – ist es doch äußerst ärgerlich, wenn sich jemand mit einer schnellen Ansage in den Vordergrund spielt, während hunderte oder tausende andere Wissenschaftler zu gleichen Teilen zur Entdeckung beigetragen haben. Aber auch wenn die endgültigen Daten jetzt erst herauskamen, deutete sich schon in einer Zwischenstudie an, dass der Hubbel eher schrumpfte als wuchs.

Das war ein schlechtes Omen für alle, die auf ein neues Teilchen hofften: Denn mit der gestiegenen Leistungsfähigkeit, die seit diesem Jahr zur Verfügung steht, hätte sich ein echtes Signal relativ bald und klar zu erkennen gegeben. Dank einiger Verbesserungen am LHC können die Forscher nun in wenigen Wochen so viele Daten nehmen, wie sie im kompletten Kalenderjahr 2015 angefallen sind. Die gestiegene Luminosität – Teilchenphysiker bezeichnen damit die Anzahl hochenergetischer Kollisionen im Teilchenbeschleuniger – verdankt sich insbesondere einer optimierten Bündelung des Teilchenstrahls durch exakt justierte Magnete. Sie ist sogar noch etwas besser als ursprünglich in der Planung vorgesehen.

Damit steht den CERN-Wissenschaftlern nun fast die volle Energie und sonst in jeder Hinsicht die volle Leistungskraft der Anlage zur Verfügung. Damit können die Forscher jetzt in bislang völlig unzugängliche Regionen vorstoßen. Natürlich wird es dabei auch in Zukunft immer wieder zu überraschenden Fluktuationen kommen, die zunächst wie ein neues, exotisches Teilchen wirken und sich dann doch als Fehlalarm herausstellen. Das liege in der Natur der Sache, sagt Teilchenphysiker Don Lincoln vom Fermilab bei Chicago, und sei auch in der Vergangenheit immer wieder passiert. "Wir erwarten das auch in Zukunft immer wieder zu sehen."

32/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 32/2016

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