4. Juli 2012. Abgesehen davon, dass die Vereinigten Staaten 236 Jahre alt waren, gaben die Physiker an diesem Tag bekannt, dass sie starke Beweise für das Higgs-Boson gefunden hatten, ein schwer fassbares Teilchen, das anderen Elementarteilchen im Universum Masse verleiht. Es war eine der wichtigsten Errungenschaften in der Physik im letzten Jahrhundert, und der Bau des Large Hadron Collider, des Riesen-Teilchenbeschleunigers mit Sitz außerhalb von Genf in der Schweiz, war erforderlich, um dies zu testen. Nach diesem Triumph war die Physikgemeinschaft zuversichtlich, dass weitere Entdeckungen vom CERN folgen würden. Aber buchstäblich Billiarden von Protonenkollisionen im Collider später ist nichts Neues aufgetaucht. Jetzt, nachdem sie jahrelange Daten gesichtet hatten, gaben Forscher, die an dem ATLAS-Experiment des LHC arbeiteten, bekannt, dass sie etwas Neues bestätigen können: Der Zerfall des Higgs-Bosons erzeugt Bodenquarks und unterstützt ein theoretisches physikalisches Gerüst, das als Standardmodell von bekannt ist Teilchenphysik.
Laut einer Pressemitteilung war die 2012 Higgs-Sichtung unvollständig. Während die Beobachtung eines Higgs-Bosons derzeit nicht möglich ist, kann der Teilchenbeschleuniger die Bits erkennen, in die das Teilchen zerfällt. Zu diesem Zeitpunkt wurden zwei vorhergesagte Teilchen, W- und Z-Bosonen, beobachtet, die in etwa 30 Prozent der zerfallenden Higgs-Bosonen erwartet werden. Die Forscher sahen jedoch nicht, dass die Partikel in 60 Prozent der Fälle erwartet wurden - Bodenquarks.
Zumindest dachten sie. Das Problem, erklärt der Draht , ist, dass sie Grundquarks gesehen haben, einfach zu viele von ihnen; Der Collider produziert neben den Protonenströmen, die er ineinander schlagen soll, viele Bodenquarks durch verschiedene Wechselwirkungen. Es erwies sich daher als äußerst schwierig, herauszufinden, ob ein im LHC entdeckter unterer Quark von einem verfallenden Higgs-Boson oder von einem anderen Ort stammte. Aus diesem Grund dauerte es so lange, bis die Wissenschaftler mit hinreichender Sicherheit feststellten, dass einige der untersetzten Quarks, die sie beobachteten, vom Higgs-Zerfall stammten. Bei Betrachtung aller Daten seit 2011 und Verwendung neuer Analysetechniken wie tiefe künstliche neuronale Netze und maschinelles Lernen fanden sie schließlich statistisch signifikante Beweise für die Higgs-generierten Bodenquarks.
"Es ist das erste Mal, dass wir die vorhergesagte Higgs-Kopplung an Bodenquarks beobachten", sagt John Huth, ein Teilchenphysiker der Harvard University, der am ATLAS-Experiment arbeitet, Ryan F. Mandelbaum von Gizmodo . "Wir dachten, dass es passieren würde, aber bis wir es sahen, würden wir nicht sicher wissen, dass es auf diese Weise mit Quarks gekoppelt ist."
Das Ergebnis ist ein Triumph der Analyse und eine weitere Bestätigung, dass wir wahrscheinlich das Higgs-Boson gefunden haben, aber es ist auch leicht enttäuschend. Das liegt daran, dass es gut in das Standardmodell passt, mit dem Physiker seit Anfang der 1970er Jahre arbeiten. Während das Modell viel über die Teilchenphysik erklärt, hat es einige klaffende Löcher. Zum Beispiel geht es nicht um die Schwerkraft oder um die Erklärung dunkler Materie. Seitdem der LHC eingeschaltet wurde, hatten die Forscher gehofft, dass „seltsame“ Partikel nachgewiesen werden könnten, die das Standardmodell aufbrechen oder erweitern oder die Supersymmetrie bestätigen würden. Dies ist ein Zusatz zum Modell, der zur Erklärung der Masse beiträgt. Das ist einfach noch nicht passiert, zumindest noch nicht.
Vorerst müssen Physiker vielleicht noch ein paar Jahre warten, bis die Naturgesetze neu geschrieben werden. Der LHC wird eine Reihe von Leistungsverbesserungen durchlaufen, die im Jahr 2026 abgeschlossen sein werden. Wenn der entsaftete Teilchenbeschleuniger wieder eingeschaltet wird, kann dies zu einer Art seltsamer Wissenschaft führen, die das Feld über die wildesten Vorstellungen von John Hughes hinausgehen muss.
