Frage von Frytec, 53

Teilchenbeschleuniger...entdecken ja neue Teilchen, da habe ich gelesen, das Cern ein Higgs-Boson entdeckt haben.. was ist das nun einfach ausgedrückt?

Antwort
von danisk, 35

Alle Sachen bestehen aus Atomen. Die Atome sind unterschiedlich massereich - deswegen wiegt eine Flasche mit Blei gefüllt mehr als eine gleich große Flasche mit Helium.

Stell Dir ein Stück Metall vor. Das besteht aus wahnsinnig vielen Atomen. Jedes einzelne der Atome wiederum besteht aus kleineren Teilchen: Neutronen, Elektronen, usw. Als Baustein der Atome müssen diese irgendwoher eine Masse haben, damit jedes Atom ein wenig wiegt, so dass alle Atome zusammen die Masse (im Prinzip also das Gewicht) des Stücks Metall ergeben.

Die Masse kommt von den Higgs-Bosonen. Noch kleinere Teilchen, die auf noch nicht ganz exakt geklärte Weise den Atomteilchen sagen wie "schwer" sie sind, beziehungsweise, dass sie überhaupt eine Masse haben. Es gibt nämlich auch Teilchen, die keine Masse habe - wie Radiowellen oder Licht im Allgemeinen zum Beispiel. Die transportieren potentielle Energie, aber keine Masse. Hier gibt es entsprechend auch keine Higgs-Bosonen.

Kommentar von OlliBjoern ,

Leider ist es etwas komplizierter. Die meiste Masse der "klassischen" Nukleonen (Protonen, Neutronen) stammt nicht aus dem Higgs-Mechanismus (nur ca. 1% kommt daher). Die starke Wechselwirkung ist hier relevanter. Folglich geht auch der Hauptteil der Atommasse auf diese Wechselwirkung zurück.

Der Higgs-Mechanismus ist dennoch wichtig, da er unter anderem den sog. "Eichbosonen" Z,W+,W- Masse verleiht (und hier ist es strenggenommen das Higgs-Feld, das dieses bewirkt). Die anderen Eichbosonen Photon und Gluon kriegen aber keine Masse.

Selbst der Chemiker (also so einer wie ich) kennt die Teilchen Z,W+,W- aus seiner täglichen Arbeit nicht. Sie sind extrem kurzlebig, treten bei manchen Reaktionen auch nur "virtuell" auf, und werden bei "normalen" chemischen Reaktionen nicht gebraucht.

"Zum Glück" gab es CERN Experimente, die z.B. W+ W- Bosonen "in echt" erzeugt haben, aber auch da gelang der Nachweis nur durch deren Zerfallsprodukte.

Die hohe (!) Masse der Z,W+,W- Bosonen wird "gebraucht", um z.B. den beta-Zerfall vernünftig beschreiben zu können. Sie treten als "Vermittler" auf (der Chemiker würde sagen "intermediäre Teilchen"), sind aber in den "Endprodukten" (Elektron und Elektron-Antineutrino) nicht enthalten.

(Hier müsste man einiges über die schwache Wechselwirkung erklären. Das ist leider diejenige WW, die am wenigsten "alltagstauglich" beschrieben werden kann. Ihre kurioseste Eigenschaft ist, dass sie "linksherum" von "rechtsherum" unterscheiden kann (Chiralität), Wolfgang Pauli war "geschockt", als er davon erfuhr. "Paritätsverletzung")

Das Higgs-Feld hat mehrere "Bestandteile" (nun mal unmathematisch ausgedrückt). Nur eines dieses "Bestandteile" kann so angeregt werden (durch Energiezufuhr), dass man ein "Teilchen" erzeugen kann.

Also im "Normalfall" schwirren nicht überall Higgsbosonen durch die Gegend, auch wenn das Higgsfeld (was nicht dasselbe ist) überall ist (auch im Vakuum). Die schwierige Anregung (und die Überlagerung mit zahllosen anderen Teilchenprozessen) machen klar, warum der Nachweis so kompliziert war/ist.

  

Kommentar von danisk ,

Danke für den Kommentar - ich hab auch viel gelernt und neues Googlefutter bekommen. :)


Die Sache ist komplex und Du weitaus qualifizierter als ich zu dem Thema; mein Ziel war aber gemäß der Frage grundsätzlich eine Idee in sehr einfachen Worten zu vermitteln - orientiert habe ich mich zum Beispiel am Wiki-Artikel in "simple English" der auch viel weglassen muss, um komplexe Zusammenhänge für absolute Laien oder sehr junge Menschen zumindest in den Prinzipien erfassbar zu machen.


Das Gute ist, wenn man ganz schlicht anfängt, dann kann man sich später immer weiter steigern - ich schürfe jetzt noch ein wenig weiter und lerne mehr über diese Chiralität! :)

Antwort
von ScienceBuster, 34

Kurz und kompakt; Das Higgs-Boson stellt das Teilchen dar, das allen anderen Teilchen dessen jeweilige Masse verleiht. Es ist quasi DAS Teilchen der Gravitation. Es kann uns Aufschlüsse über unser Universum im Ganzen und die fundamentalen Kräfte in unserer Welt geben. Nicht zu verwchseln mit den Gravitonen welche die Gravitation vermitteln.

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