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Wie findet man das Higgs-Boson?

Von / 1. Mai 2012 / 19 Kommentare
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Über das Higgs-Boson habe ich hier schon öfter geschrieben. Die Suche danach ist knifflig und braucht jede Menge Daten. Aber man ist auf einem guten Weg und die Chancen stehen gut, dass man im Laufe dieses Jahres fündig wird. Das ganze Thema hat jetzt auch Jorge Cham von den PHD Comics (der auch schon die dunkle Materie verfimt hat) in einem sehr guten und verständlichen Film zusammengefasst (und nachdem er mittlerweile schon auf allen anderen Blogs gezeigt wurde, könnt ihr ihn jetzt auch hier sehen 😉 ):


Schaut euch den Film im Vollbildmodus an!

Stephen Myers, ein Wissenschaftler vom CERN, wird übrigens in der Irish Times vom Freitag wie folgt zitiert:

“If it does not exist there will be enough data to show that the Higgs is excluded and that there must be another mechanism for mass. I am confident that we will find the Higgs by August or September of this year,”

Ich bin gespannt!

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Kommentare (19)

  1. #1 SCHWAR_A
    1. Mai 2012

    …und wieder die Erklärung der Masse durch eine Art “Reibung auf dem Teppich”…

    Wir werden den Äther nicht wirklich los, oder? Am Ende “brauchen” wir ihn noch und können ihn sogar erklären? Das bringt das “Rasiermesser von Occam” aber in Probleme…

  2. #2 BrEin
    1. Mai 2012

    Hey, danke für den Link, also das Video.

    Ich muss aber sagen, es war noch nicht schnell genug, denn ich konnte dem Film gerade noch so folgen, durch Pause and Play.

    Wenn man das macht, nimmt man aber schon viel mit.

    Mich würde aber mal interessieren, woher das kommt, dass das Higgs-Boson eine solch geringe Auswirkung auf die Messreihen hat?
    Kommt es daher, dass Gravitation als solches eine sehr schwache Energie ist und somit Ihre Auswirkung leicht überlagert wird oder verdrehe ich jetzt die Fakten?

    Danke

  3. #3 Florian Freistetter
    1. Mai 2012

    @Brein: “, woher das kommt, dass das Higgs-Boson eine solch geringe Auswirkung auf die Messreihen hat?”

    Das liegt daran, dass die Energien die im LHC erzeugt werden, immer noch vergleichsweise gering sind. Zumindest so gering, dass bei den Kollisionen nur sehr wenige Higgs-Teilchen erzeugt werden. Die Chance, dass ein Zerfallsereignis auf das Higgs zurückzuführen ist, ist also gering und deswegen ist auch der Unterschied in den Kurven nur klein.

  4. #4 BrEIn
    1. Mai 2012

    @Florian Freistetter: Danke, für die schnelle und ausführliche Antwort.

    Mit dieser Antwort kann ich leben.
    Jedoch könnte ich aber immer noch fragen, ob das auf die Eigenschaften der Energieformen zurückzuführen ist?

    Ich studiere nicht Physik und besitze deshalb wohl nur unbrauchbares Halbwissen.
    Wenn ich aber davon ausgehe, dass folgender Fakt stimmt (hatte es zumindest mal so gehört), dass die Gravitation die schwächste der vier Energieformen (neben der starken und schwachen Kernkraft und dem Elektromagnetismus ) ist und das Higgs-Teilchen als Ladungsträger der Gravitation dienen soll, dann könnte das doch das Problem im LHC erklären, oder?
    Ähnlich wie das Elektron. Ich glaube früher hatte man sich das Graviton als Krücke ausgedacht.

    Es kann jetzt auch sein, dass Du mich jetzt erstmal mit Links bewirfst, weil ich absolut an den Fakten vorbei rede. ^^
    Ich versuche es mit bei diesem Thema (Teilchenphysik) recht einfach zu machen. Und diese Analogie ist ja sehr einfach. >Das Higgs ist das Elektron der Gravitation und die Gravitation ist recht schwach, weshalb es schwerer Nachzuweisen ist.< Oder hat die Seltenheit, mit der das Higgs-Teilchen erzeugt werden kann, einen anderen Ursprung? Darauf wollte ich nämlich heraus. Danke BrEin

  5. #5 Florian Freistetter
    1. Mai 2012

    @Brein: ” und das Higgs-Teilchen als Ladungsträger der Gravitation dienen soll, “

    Ne, das stimmt so nicht. Der Higgs-Mechanismus funktioniert anders. Es geht rein um Wahrscheinlichkeiten. Ich hab das hier beschrieben: http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/11/wie-das-higgsteilchen-entdeckt-werden-wird-falls-es-entdeckt-wird.php

    Man misst am LHC sehr, sehr viele Ereignisse, die alle theoretisch auf die Erzeugung eines Higgs zurückzuführen sein könnten. Es gibt aber auch viele andere, “normale” Möglichkeiten, diese Ereignisse zu erzeugen, auch ohne Higgs. So wie der LHC momentan betrieben wird, sind nur wenige der Ereignisse tatsächlich auf ein Higgs zurückzuführen. Und darum muss man sehr lange und sehr viel messen, um den Unterschied zu bemerken.

  6. #6 BrEIn
    1. Mai 2012

    @SCHWAR_A: Meinst Du den Äther, der das Universum durchziehen soll, wie die Luft unserer Atmosphäre?
    Da könntest Du recht haben. Ich habe mit dem Teppich aber ein anderes Problem.

    Ich finde, der Teppich oder wahlweise das Spanntuch ist die Mutter aller hinkenden Gleichnisse. (Oder ich verstehe es falsch.)
    Denn auf der einen Seite transformiert man ein Teil des Systems, dass man zu beschreiben versucht, nämlich die Raumzeit, die drei Raumdimensionen und die Zeit, in eine zwei dimensionale Fläche. OK, dass kann man noch so machen. Aber auf der anderen Seite, werden dann Kugeln verwendet, die nicht transformiert werden, die also weiterhin ihre 3-Dimensionalität und ihre gravitativen Eigenschaften behalten.

    Dies ist ein völlig neues und anderes System.

    Es mag sein, dass Physiker, die die Raumzeit und die Gravitation verstanden haben, mit diesem Gebilde (Teppich->Masse; Spanntuch->Anziehung) etwas anfangen können.
    Ich aber, kann mir damit kaum was erklären. (Vielleicht fehlt mir auch wirklich das Studium dazu.)

    Gibt es Modelle, die besser zur Erklärung oder Beschreibung dienen?

    Gruß
    BrEin

    P.S.
    Ähnlich schlimm finde ich das Gleich aus der E-Technik, dass mit Hilfe von transversalen Wasserwellen die Effekte (z.B. Reflektionen) in den Leitern bei der Nachrichtentechnik erklären sollen.

  9. #9 BrEIn
    1. Mai 2012

    @SCHWAR_A: Meinst Du den Äther, der das Universum durchziehen soll, wie die Luft unserer Atmosphäre?
    Da könntest Du recht haben. Ich habe mit dem Teppich aber ein anderes Problem.

    Ich finde, der Teppich oder wahlweise das Spanntuch ist die Mutter aller hinkenden Gleichnisse. (Oder ich verstehe es falsch.)
    Denn auf der einen Seite transformiert man ein Teil des Systems, dass man zu beschreiben versucht, nämlich die Raumzeit, die drei Raumdimensionen und die Zeit, in eine zwei dimensionale Fläche. OK, dass kann man noch so machen. Aber auf der anderen Seite, werden dann Kugeln verwendet, die nicht transformiert werden, die also weiterhin ihre 3-Dimensionalität und ihre gravitativen Eigenschaften behalten.

    Dies ist ein völlig neues und anderes System.

    Es mag sein, dass Physiker, die die Raumzeit und die Gravitation verstanden haben, mit diesem Gebilde (Teppich->Masse; Spanntuch->Anziehung) etwas anfangen können.
    Ich aber, kann mir damit kaum was erklären. (Vielleicht fehlt mir auch wirklich das Studium dazu.)

    Gibt es Modelle, die besser zur Erklärung oder Beschreibung dienen?

    Gruß
    BrEin

    P.S.
    Ähnlich schlimm finde ich das Gleich aus der E-Technik, dass mit Hilfe von transversalen Wasserwellen die Effekte (z.B. Reflektionen) in den Leitern bei der Nachrichtentechnik erklären sollen.

  10. #10 tom
    1. Mai 2012

    @BrEIn:
    Ja, die Gravitation ist die schwächste der vier Grundkräfte (den Begriff “Energieformen” habe ich in dem Zusammenhang noch nie gehört, aber es ist ja klar, was du meinst). Aber gerade deshalb spielt Gravitation hier gar keine Rolle, wie eigentlich überall in der experimentellen Teilchenphysik. Die Masse die durch den Higgs-Mechanismus “erzeugt” wird wirkt hier nur als “träge Masse”; sie hat also eine Auswirkung darauf, die die Teilchen auf an sie angreifende äußere Kräfte reagieren. In den Teilchenphysik-Rechnungen lässt man die Gravitation ganz weg (es gibt ja noch keine fertige Quantenfeldtheorie der Gravitation) und rechnet so als gäbe es nur drei Kräfte.
    Das Higgs und das Graviton haben auch nichts miteinander zu tun: Das Graviton ist vergleichbar mit den Photon: Gravitationswellen “bestehen” aus Gravitonen und virtuelle Gravitonen vermitteln die Gravitation.
    Und das Higgs ist auch nicht wirklich “Ladungsträger der Gravitation”. Ladung der Gravitation ist die Masse (bzw. genauer bestimme Integrale über Einträge im Energie-Impuls-Tensor); also sind alle Teilchen mit Masse Ladungsträger der Gravitation.
    [Jetzt wirds wahrscheinlich unverständlich, aber ich habe leider keine Ahnung, wie man das einfacher und ähnlich korrekt sagen könnte.] Das Higgs-Teilchen das im LHC gesucht wird erhält man mathematisch durch eine bestimmte Transformation der Felder (zu Koordinaten relativ zum physikalischen Vakuum); nach dieser Transformation haben das Higgs und die anderen Teilchen (Elektronen, Quarks, Vektorbosonen) ihre Masse. Vor der Transformation waren die anderen Teilchen masselos und “das Higgs” hatte (in gewissem Sinne) eine imaginäre Masse.
    Was ich damit sagen will: Die Teilchen mit denen man üblicherweise arbeitet (Elektronen, Quarks, Vektorbosonen, …) haben eine bestimmte Masse und sind deshalb “Ladungsträger der Gravitation”, genauso das Higgs-Teilchen, aber es spielt hier keine ausgezeichnete Rolle als der eine “Ladungsträger der Gravitation”. Die Teilchen mit denen man die Theorie beginnt sind alle masselos, bis auf “das Higgs”, aber das hat auch keine normale Masse…

  11. #11 BrEin
    1. Mai 2012

    @Tom:

    Danke Dir. Also habe ich doch völlig am Thema vorbei gesprochen.

    Ich werde mich weiter darüber belesen (müssen).

    Auch die Links von MartinB.

    Aber im Studium kommt man ja zu nix! ^^

    Danke für die Ausführlichkeit, Sachlichkeit und Geduld.

    BrEin

  12. #12 Martin
    1. Mai 2012

    Es wäre dann also der erste Nobelpreis, der auf ein Monat genau voraus angekündigt wurde. Es könnte ein neues Modell für die Vergabe von Nobelpreisen hervorbringen. Es geht um das Datum, das mit Stockholm abgestimmt wird. Der Rest sind Ressourcen, die einfach nur aufgebracht werden müssen.

  13. #13 R.Albrecht
    1. Mai 2012

    Schade, dass in diesem deutschsprachigen Blog so viele englischsprachige Videos dargeboten werden. Was unter modernen Physikwissenschaftlern selbstverständlich ist (internationale Wissenschaftssprache englisch), gilt eben nicht automatisch auch für den gemeinen Blogleser, dessen Englischkentnisse ggf. seit der Schulzeit brach liegen, bzw. beruflich stets unrelevant waren. Auch unseren Jugendlichen (Mittelstufe) sind die Videoinhalte dadurch meist verwehrt.
    Klar – es gibt wahrscheinlich kaum deutschsprachige Versionen zu diesen Themenbereichen. Oder vielleicht doch?

  14. #14 mr_mad_man
    2. Mai 2012

    Vor ein zwei Tagen konnte man lesen, dass am CERN ein neues Teilchen entdeckt wurde bzw. ein neuer angeregter Zustand eines Xi-b-Baryons.
    -> Keine Ahnung was ich da inhaltlich zitiert habe, hört sich aber spannend an. Ist das ein Schritt zum Auffinden des Higgs, oder hat das damit gar nichts zu tun?

  15. #15 Theres
    2. Mai 2012

    Nein, das ist ein anderes, das man ausserdem erwartet hat.
    Ich zitiere mal Matt Strassler (von https://profmattstrassler.com/2012/04/27/cms-finds-a-new-expected-composite-particle/ )
    However, this isn’t one to get excited about. Or rather, it’s the particle that’s excited, not the rest of us. It’s a nice result; a neat result; but this particle is a slightly more massive version of a hadron that we already knew about, a composite object similar to a proton, built out of more fundamental particles we discovered over 30 years ago.

  16. #16 F.J.
    2. Mai 2012

    @Florian Freistetter: Hat mit dem Thema nix zu tun, aber… beim Chrome-Browser wird das HTTP nicht angezeigt, wenn man Links kopiert. Wollte das nur eben erwähnen, da Du ja frisch auf den anderen Browser umgeschwenkt bist. *g*

  17. #17 Florian Freistetter
    2. Mai 2012

    @R.Albrecht: “Schade, dass in diesem deutschsprachigen Blog so viele englischsprachige Videos dargeboten werden.”

    Tja. Leider gibt es eben nur sehr wenig vergleichbar gute deutsche Videos. Tut mir leid.

    “Auch unseren Jugendlichen (Mittelstufe) sind die Videoinhalte dadurch meist verwehrt.”

    Vielleicht ist das ja ein Anreiz, wieder mal ein bisschen Englisch zu lernen.

  19. #19 Ralph Ulrich
    3. Mai 2012

    Martin schrieb: “Es wäre dann also der erste Nobelpreis, der auf ein Monat genau voraus angekündigt wurde.”

    Ist es nicht einfach ziemlich sinnfrei Nobelpreise für die Entdeckung neuer Teilchen zu vergeben? Das ganze ist doch nur ein mit viel Statistik gewürztes nachmessen ob die Jahrzehnte alte Theorie auch stimmt. Sollten dann nicht lieber die Theoretiker ausgezeichnet werden?