Die Chancen stehen ja sehr gut, dass das gerade am CERN gefundene Teilchen tatsächlich das berühmte Higgs-Boson ist. Aber die Kommentare hier auf den Scienceblogs zeigen, dass vielen nicht so ganz klar ist, was das Higgs-Boson eigentlich genau ist und wie es anderen Teilchen “Masse verleiht”. Sehr detailliert habe ich das beim letzten Higgs-Boom im Dezember erklärt, aber ich gebe zu, dass der zweiteilige Text dort ein bisschen Arbeit braucht, um ihn zu verstehen.
Hier erst mal die Super-Ultrakurz-Fassung, sozusagen die “Partyversion” (so würden Physiker es auf Parties erklären, wenn man Physiker zu Parties einladen würde…):
Eigentlich sind alle Materieteilchen masselos. Dass es für uns so aussieht, als ob sie doch Masse besitzen (und deswegen nicht mit Lichtgeschwindigkeit fliegen) liegt daran, dass sie gebremst werden. Das ist ganz ähnlich zu Licht: Fliegt Licht durch Glas, wird es auch gebremst, die Lichtgeschwindigkeit im Glas ist kleiner. (Das ist verantwortlich für die Lichtbrechung.)
Nachtrag: Dank kluger Kommentatoren habe ich gemerkt, dass das hier missverständlich ausgedrückt ist. “Bremsen” ist hier so gemeint, dass ich beim Beschleunigen eines Teilchens für eine bestimmte Energiemenge weniger Geschwindigkeit herausbekomme. Deswegen streiche ich die Analogie zum Licht lieber, die ist vielleicht irreführender als ich dachte. “Bremsen” ist also eher so zu verstehen, wie man auch sagt, dass Reibung das
Auto “bremst”, auch wenn man gerade aufs Gaspedal drückt (ohne Reibung
würde man stärker beschleunigen können).
Das “Medium”, das die Materie bremst, ist allerdings nicht Glas, sondern das sogenannte Higgsfeld. Weil es überall im Universum ist, merken wir davon nichts – genauso wie man von der umgebenden Luft nichts merkt, wenn es windstill ist. Um trotzdem nachzuweisen, dass es dieses Higgsfeld gibt, muss man das Feld an einer Stelle sozusagen “verdichten” – so wie man in der Luft Wellen machen kann, die man als Wind spürt oder als Geräusch hören kann. Diese “Verdichtung” des Higgsfeldes ist das Higgsteilchen.
Wenn es wirklich nachgewiesen wurde, dann ist das auch ein Beleg dafür, dass es das Higgsfeld gibt (das wir ja direkt nicht bemerken, weil es eben überall ist) und dass die merkwürdige Idee, dass Materieteilchen eigentlich masselos sind, richtig ist. Wenn es dagegen nicht existiert, dann sind unsere physikalischen Theorien falsch und wir müssen uns etwas neues einfallen lassen.
So, das war die Kurz-Kurz-Fassung. Und jetzt die Kurzfassung (Die Langfassung wie gesagt hier):
Dass alle Materie aus Elementarteilchen besteht, hat sich ja inzwischen rumgesprochen. Für uns im Alltag relevant sind zunächst mal die Protonen und Neutronen, aus denen die Atomkerne bestehen, und die Elektronen, die die Atomkerne umkreisen und mit ihnen zusammen ganze Atome bilden.
Protonen und Neutronen sind allerdings gar nicht wirklich elementar, sondern aus kleineren Teilchen zusammengesetzt, den Quarks.
Zwischen diesen Elementarteilchen wirken Kräfte. Elektronen und Protonen sind elektrisch geladen und ziehen sich gegenseitig an. Das funktioniert dadurch, dass sie miteinander Teilchen austauschen, sie werfen sich sozusagen ständig Bälle zu. (Dass dieses Bälle-Zuwerfen in einer Anziehung resultieren kann und nicht in einer Abstoßung, wie man anschaulich erwarten könnte, ist ziemlich knifflig zu erklären – für heute bitte ich euch einfach mal, mir das zu glauben.) Diese “Bälle” sind auch Elementarteilchen, nämlich Photonen. Photonen kennt man aus dem Alltag auch, denn es sind die Teilchen, aus denen Licht besteht.
Es gibt aber noch zwei andere Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen (die Gravitation lasse ich außen vor, weil wir zur Zeit nicht wissen, wie die auf Elementarteilchenebene funktioniert). Eine ist die starke Kernkraft, die die Quarks zu zusammenhält, dass sich eben Protonen und Neutronen bilden können. Sie ist so stark, dass man ein Proton oder Neutron nicht in seine Bestandteile zerreißen kann – wenn man es versucht, dann entstehen aus der dazu benötigten Energie jede Menge neue Teilchen. Die Teilchen, die die starke Kernkraft vermitteln, heißen “Gluonen” – sie sind zwar sehr interessant, haben aber mit dem Higgsteilchen wenig zu tun.
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