Higgs-Boson: Was steckt eigentlich hinter dem Gottesteilchen?

Schon in den 1960er-Jahren hatte Peter Higgs gemeinsam mit weiteren Wissenschaftler:innen die Existenz des sogenannten Gottesteilchens vorhergesagt. Dabei handelt es sich um ein elementares Teilchen, das eine zentrale Rolle im Standardmodell der Teilchenphysik spielt. Es ist eng verbunden mit dem sogenannten Higgs-Feld, einem Energiefeld, das nach der Theorie den gesamten Kosmos durchdringen soll.

Gottesteilchen verleiht anderen Teilchen ihre Masse

Die Bedeutung des Higgs-Bosons kann kaum unterschätzt werden. Denn seine Existenz würde die Frage beantworten, wie andere elementare Teilchen zu ihrer Masse kommen. Nach Higgs und Kollegen interagieren Teilchen mit dem Higgs-Feld und erhalten durch ebendiese Interaktion ihre Masse.

Dabei handelt es sich indes nicht etwa um eine Verschmelzung oder sonstige Vereinigung zwischen Higgs-Boson und anderen Teilchen. Die Interaktion mit dem Higgs-Feld ist eher als Prozess zu verstehen, innerhalb dessen Teilchen, die sich durch das Feld bewegen, sozusagen durch die Reibung oder den Widerstand, den sie im Rahmen dieser Bewegung erfahren, Eigenschaften wie ihre Masse erlangen.

Ohne diese Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld wären alle Teilchen entsprechend masselos. Sie würden sich in dem Fall mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Dadurch wäre die Bildung von Atomen und daraus folgend auch von Materie, wie wir sie kennen, unmöglich.

Gottesteilchen: Fragwürdiger Begriff setzt sich durch

Die Bezeichnung „Gottesteilchen“ wurde erst durch das Buch The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? des Physik-Nobelpreisträgers Leon Lederman gebräuchlich. Lederman ist bekannt für seine Fähigkeit, komplexe wissenschaftliche Konzepte auf eine für Laien verständliche Weise zu erklären.

Für die Wahl des Buchtitels musste Lederman indes einige Kritik einstecken. Denn der Begriff „Gottesteilchen“ wurde (und wird)  von der Wissenschaft als irreführend klassifiziert. Er suggeriere religiöse Konnotationen, die nicht mit der wissenschaftlichen Bedeutung des Teilchens in Einklang zu bringen seien. Lederman hatte sich seinerzeit damit gerechtfertigt, sein Verleger habe auf dem plakativen Wortgebrauch bestanden.

Large Hadron Collider bringt den Durchbruch

Der Nachweis des Higgs-Bosons zählt zu einer der größten Herausforderungen der Teilchenphysik. Jahrzehntelang waren Experimente, seine Existenz zu beweisen, gescheitert. Erst im Juli 2012 – und damit mehr als 40 Jahre nach seiner theoretischen Entwicklung – gelang es schließlich Wissenschaftler:innen am Large Hadron Collider (LHC) des Europäischen Kernforschungszentrums (CERN) in der Schweiz, ein Teilchen zu entdecken, das konsistent mit dem Higgs-Boson war.

Dabei zeigten die Daten des Fundes eine klare Übereinstimmung mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik, einschließlich des erwarteten Zerfallsverhaltens und der Masse des Higgs-Bosons. Aufgrund dieser Entdeckung wurde François Englert und Peter Higgs 2013 der Nobelpreis für Physik verliehen. Der Brite Peter Higgs war zu diesem Zeitpunkt bereits 83 Jahre alt.

Erforschung des Higgs-Bosons inzwischen ein laufender Prozess

In der Folgezeit konnte das Higgs-Boson vom CERN mehrfach nachgewiesen werden. Inzwischen handelt es sich eher um eine fortlaufende Forschung, innerhalb der das Verständnis des sogenannten Gottesteilchens und das Wissen um seine Beschaffenheit sich stetig erweitert. Über Tausende von aufgezeichneten Ereignissen aus Millionen von Kollisionen im Large Hadron Collider konnten Existenz und Eigenschaften des Higgs-Bosons konsistent bestätigt werden.

Die Entdeckung des Higgs-Bosons erweitert das Verständnis der fundamentalen Kräfte und Teilchen in unserem Universum erheblich. Detailliertere Studien des Higgs-Bosons und seiner Wechselwirkungen sollen Hinweise auf eine Physik jenseits des Standardmodells geben, wie etwa Erklärungen für Dunkle Materie oder Energie.

Peter Higgs ist am 9. April 2024 im Alter von 94 Jahren verstorben.