Hurra! Die neue Physik-Saison hat begonnen. Der große Teilchenbeschleuniger LHC am Europäischen Kernforschungszentrum CERN hat lange Zeit im Wartungsmodus und “Winterschlaf” verbracht, bevor er am 25. März wieder aktiviert wurde. Es gab die üblichen Tests; es gab einen eher unüblichen Zwischenfall mit einem Marder, der einen Kurzschluss ausgelöst hat, aber nun ist alles startklar. Ab jetzt werden wieder physikalische Daten gesammelt. Und nicht zu wenig! Der Plan ist, im Jahr 2016 bis zu sechsmal mehr Daten zu sammeln als 2015!

Das ist auch dringend nötig. Die Teilchenphysik braucht dringend neue Daten. Mit dem Nachweis des Higgs-Teilchens im Jahr 2012 hat man eine Schwelle überschritten und steht jetzt vor dem Unbekannten. Das Higgs-Teilchen war quasi die letzte bekannte Markierung; die letzte große Vorhersage des Standardmodells der Teilchenphysik. Diese Vorhersage wurde erfolgreich bestätigt und jetzt… ja – was jetzt?

Protonen-Kollision im ALICE-Detektor des LHC (Bild: ALICE)

Protonen-Kollision im ALICE-Detektor des LHC (Bild: ALICE)

Die Theoretiker sind den Experimentatoren in der Teilchenphysik weit voraus. Fast schon zu weit; es gibt enorm viele und vor allem unterschiedliche theoretische Modelle die beschreiben, wie es mit der Teilchenphysik weitergehen könnte. Wir wissen, das es irgendwie weiter gehen muss. Das Standardmodell kann längst noch nicht alles gewesen sein; dafür gibt es noch zu viele fundamentale offene Fragen. Aber momentan weiß niemand, in welche Richtung es weiter gehen soll. Und solange es keine konkreten neuen Daten gibt, wird sich daran auch nichts ändern.

Natürlich wird man mit den neuen Daten des LHC auch das bestehende Wissen verbessern können. Die Eigenschaften des Higgs-Teilchens werden viel besser verstanden werden können und die Wissenschaftler werden daraus viel über die Details des Standardmodells lernen können. Aber was man wirklich braucht ist etwas Neues. Ein neues Phänomen; ein neues Teilchen – irgendetwas, das über das bestehende Wissen hinaus reicht und uns sagt, wohin die Reise in Zukunft gehen wird.

Die Chancen, dass das gelingt, stehen gut. Schon in den alten Daten finden sich Hinweise auf mögliche neue Teilchen. Und da der LHC nun wieder Teilchen mit der Höchstenergie von 13 Tera-Elektronenvolt aufeinander prallen lässt und – während der Experimente – immerhin 1 Milliarde davon pro Sekunde, wäre es seltsam, wenn man dabei nicht irgendwas Neues finden würde. Sechs Monate wird man nun Protonen auf Protonen treffen lassen; nach einer vierwöchigen Pause werden dann Kollisionen zwischen Protonen und den Kernen von Bleiatomen durchgeführt.

Es würde mich wundern, wenn wir am Ende des Jahres 2016 nicht wesentlich mehr über die Natur der Materie wissen als jetzt. Mit all den Daten, die in den nächsten Monaten gesammelt werden, sollten wir eigentlich neue Teilchen entdecken. Sofern sie vorhanden sind natürlich. Und wenn sie nicht vorhanden sind: Nun, dann sagt uns auch das etwas, was wir vorher nicht gewusst haben. Aber ich traue mich zu wetten, dass der LHC im Laufe dieses Jahres etwas entdecken wird, was vorher noch nicht bekannt war. Und hoffentlich wissen wir dann besser, in welche Richtung sich die Teilchenphysik in Zukunft wenden soll!

Kommentare (10)

  1. #1 MartinB
    10. Mai 2016

    “Aber ich traue mich zu wetten, dass der LHC im Laufe dieses Jahres etwas entdecken wird, was vorher noch nicht bekannt war.”
    Glaube ich gern
    ” Und hoffentlich wissen wir dann besser, in welche Richtung sich die Teilchenphysik in Zukunft wenden soll! ”
    Da hab ich meine Zweifel – ich denke, die meisten Theorien lassen sich mit genügend Mühe so hinbiegen, dass sie ein neues teilchen irgendwie unterbringen. Siehe auch dieses historische Beispiel:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/09/29/das-teilchen-das-es-nicht-gab/
    scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/09/30/das-teilchen-das-es-nicht-gab-episode-ii-das-experiment-schlagt-zuruck/
    und vor allem hier:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/10/02/das-teilchen-das-es-nicht-gab-episode-iii-die-ruckkehr-der-physik/

  2. #2 noch'n Flo
    Schoggiland
    10. Mai 2016

    @ FF:

    Die Artikel-Überschrift klingt ein wenig seltsam…

  3. #3 Higgs-Teilchen
    Im Standardmodell oben rechts
    10. Mai 2016

    @noch´n Flo

    Du meinst, weil man es auch als eine Saison “neuer Physik” verstehen könnte anstatt schlicht einer neuen Saison? 😉

    Lg H.

  4. #4 Florian Freistetter
    10. Mai 2016

    @Higgs: Nein, weil da ein Tippfehler war der da jetzt nicht mehr ist.

  5. #5 PDP10
    10. Mai 2016

    Ach i wo Tippfehler …

    Ich hätte mir den Opener ohnehin anders vorgestellt.

    Etwa so:

    ——————————————————————

    CERN presents: Masters of L.H.C.! THE NEW SEASON!

    Now with: 13 TEV!

    Starring: ATLAS, CMS, ALICE and more!

    More FUN! More DRAMA! More ridiculously smart scientists! More of anything than in any season before!

    WATCH IT!

    From May 10. in a Scienceblog near you!

    ————————————————————–

    SCNR ;-).

  6. #6 mathias
    11. Mai 2016

    Ganz besonders interessant ist zur Zeit ja der Bereich um 750 GeV, wo aus den alten Daten schon eine ungewöhnliches Verhalten, gleich bei zwei Detektoren, zu erkennen ist. Es kann noch eine statistische Fluktuation sein, oder aber ein Teilchen, welches in keine gängige Theorie passt.

  7. #7 schlappohr
    11. Mai 2016

    Es gibt ja eine ganze Reihe von Ansätzen, wonach man suchen könnte: SUSY, Extradimensionen, Technicolor… Wie geht man jetzt vor beim CERN? Zeichnet man stumpf möglichst viele Kollisionen auf und untersucht dann die Daten, oder kann man während des Experiments sozusagen schon eine Theorie in den Vordergrund stellen, die man näher untersuchen möchte?

  8. #8 Florian Freistetter
    11. Mai 2016

    @mathias, schlappohr: Darüber habe ich schon früher geschrieben – ist im Artikel auch verlinkt. Hier ist der Link nochmal: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/03/22/jenseits-des-standardmodells-wann-werden-neuen-teilchen-am-lhc-entdeckt/

  9. #9 gaius
    11. Mai 2016

    @PDP10

    😀 Du solltest vielleicht Marketing am CERN machen …

  10. #10 Omnivor
    Am Nordpol von NRW
    13. Mai 2016

    Macht das LHC Schwarze Löcher? JA!

    Beweis:

    LHC = Marderschaden
    Auto = Marderschaden
    => LHC = Auto
    VW = Auto
    => LHC = VW

    Ein Blick auf die Daten von VW (Aktienkurse) zeigt ein deutliches Schwarzes Loch.
    Also macht das LHC Schwarze Löcher!