Higgs-Boson - wie entstand die These?

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3 Antworten

Hallo fserenade,

eigentlich kam Peter Higgs gar nicht auf die Idee mit dem Higgs-Teilchen, sondern er postulierte ein physikalisches Feld, das sogenannte Higgs Feld. (Ja, Physiker sind manchmal bei der Namenswahl nicht sehr kreativ).

Dieses Feld wiederum postulierte er, weil er mit diesem einen Modell zwei ganz unterschiedliche damals offene Fragen erklären konnte - und das widerum macht ein Modell für Physiker sehr interessant.

Zum einen konnte das von Peter Higgs postulierte Feld einige Fragen zum Betazerfall und damit zur sogenannten "schwachen Wechselwirkung" erklären. Bekannter ist, dass er mit diesem Higgsfeld mühelos erklären konnte, warum die beobachteten Elementarteilchen Ruhemasse haben. Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik kommt nämlich genau die Masse nicht als Ergebnis heraus.

Dieses Standardmodell ist ein relativ kompliziertes mathematisches Gebilde, das Beobachtungsdaten verknüpft und Eigenschaften von Elementarteilchen erklärt.

Nur gab es damit in den 1960er Jahren ein kleines Problem: Man konnte mit diesem mathematischen Gebilde nicht erklären, warum die Elementarteilchen eine Masse haben. Das spucken die Gleichungen einfach nicht aus.

Jetzt wusste man aber aus den Messungen, dass die Dinger Masse haben. Da die Gleichungen sonst aber Vorhersagen gemacht haben, die man experimentell bestens bestätigen konnte, glaubte man nicht so recht, dass das Standardmodell falsch ist.

Und dann hatte Peter Higgs die Idee, in die Gleichungen zusätzlich noch die mathematische Beschreibung eines Feldes (Higgsfeld) zu stecken und die Masse der Teilchen als Wechselwirkung der Elementarteilchen mit diesem Feld zu deuten. (Unabhängig von Higgs hatte auch François Englert dieselbe Idee, was sich aber irgendwie nicht so herumgesprochen hat) In dieser Vorstellung kommt die Eigenschaft der Elementarteilchen, die wir "Masse" nennen also daher, dass die Teilchen irgendwie vom Higgsfeld beeinflusst werden, das eine mehr (das ist dann schwerer), das andere weniger.

Dumm war allerdings: Wenn man dieses angenommene Higgsfeld in die Gleichungen für das Standardmodell reinsteckt, dann kommt hinten zwar "Masse" raus - aber eben leider noch etwas.

Du ahnst es schon: Die Gleichungen spucken aus: Wenn es das Higgsfeld gibt, dann muss es auch das Higgs-Teilchen geben.

Die Physiker standen also vor dem Problem: Wenn man das Higgs-Teilchen nicht findet, dann gibt es kein Higgsfeld, dann kann man mit dem schönen Standardmodell die Massen der Elementarteilchen nciht erklären - und dann ist das Standardmodell falsch :P

Das Standardmodell hat sich aber gerade in den Jahrzehnten nach Peter Higgs immer besser und besser bestätigt. Alle, wirklich alle im Standardmodell vorhergesagten Teilchen haben die Physiker nachweisen können. Und zwar exakt mit den vorhergesagten Eigenschaften. Niemand konnte da an Zufallstreffer glauben.

Genau deshalb hat man 4 Jahrzehnte mühevoll danach gesucht, weil sich das Standardmodell einfach überall sonst bestens bewährt hat. Niemand konnte sich vorstellen, dass es falsch ist. Und genau aus diesem Grund haben sich alle Physiker auch wirklich dolle gefreut, als es endlich gelungen ist, es nachzuweisen. Denn erst jetzt können Physiker sicher sein, dass die Vorstellungen, die wir von der Welt der Elementarteilchen haben so falsch eben nicht sind.

So, das war jetzt eine sehr, sehr vereinfachte Erklärung, die Dir aber hoffentlich trotzdem ein wenig gebracht hat.

Hier noch ein ganz kurzes, humorvolles Video, das das eben Gesagte veranschaulicht:

Grüße

Danke für das Sternchen! Ich freu' mich

=D

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hier ein artikel darüber, was Peter Higgs gemacht hat (und was er nicht gemacht hat, nämlich das higgs-teilchen des standardmodells vorherzusagen):

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2013/10/10/hat-peter-higgs-das-higgs-teilchen-vorhergesagt/

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