Wuppertaler Physiker auf der Jagd nach dem Gottesteilchen

Der innerste Teil des ATLAS-Experiments, der Pixeldetektor, für den wesentliche Teile in Wuppertal gebaut wurden.

Seit zwei Jahren ist der Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN (Genf) in Betrieb. Der Wuppertaler Teilchenphysiker Prof. Dr. Peter Mättig: „Jetzt schickt sich der LHC an, eine 50 Jahre alte Idee Wirklichkeit werden zu lassen.“ LHC-Physiker – unter ihnen eine große Gruppe der Bergischen Universität – haben jetzt ein neues schweres elementares Teilchen beobachtet. Es wiegt etwa so viel wie 133 Wasserstoffkerne. Erste Untersuchungen weisen darauf hin, dass es das sogenannte „Higgs Teilchen“ sein könnte, das elementaren Teilchen Masse gibt und für das Verständnis unseres Universums eine zentrale Rolle spielt.

Ob das beobachtete Teilchen aber wirklich das lang erwartete Higgs ist, kann erst durch weitere, viel genauere Untersuchungen entschieden werden – es kann auch etwas völlig Neues und Unerwartetes bedeuten. „Es deutet vieles darauf hin, dass eines der großen Rätsel der Physik geklärt ist. Aber wir müssen in den nächsten Monaten und Jahren die Eigenschaften dieses neuen Teilchens genau vermessen, ehe wir es endgültig wissen“, erklärt Prof. Mättig.

Wuppertaler Wissenschaftler maßgeblich am Experiment beteiligt

Im Dezember 2011 gab es erste Anzeichen für das neue Teilchen. „Allerdings war die Stärke des Signals zu schwach, um es eindeutig vom Rauschen zu trennen“, so Prof. Mättig. Heute wurde am CERN das Ergebnis neuer Untersuchungen mit mehr als doppelt so vielen Daten vorgestellt. Mättig: „Damit ist klar, dass es sich wirklich um ein neues Teilchen handelt.“

Das Ergebnis wurde innerhalb großer internationaler Forschungsverbünde erzielt. Die Wuppertaler Gruppe arbeitet am ATLAS Experiment – dem größten Mess-Apparat am CERN – und hat wesentliche Beiträge zu der Beobachtung gemacht.

Prof. Dr. Robert Harlander (links) und Prof. Dr. Peter Mättig.

Die Gruppe um die Professoren Dr. Peter Mättig, Dr. Wolfgang Wagner und Dr. Christian Zeitnitz hat Komponenten des ATLAS Experiments gebaut, die die Grundlage der Entdeckung bilden. Sowohl der zum Teil in Wuppertal gebaute Pixeldetektor als auch das Kalorimeter, ein Messgerät zur Bestimmung der Energie der Teilchen, für das Wuppertal spezielle Verantwortung übernommen hat, spielten bei der Identifizierung des neuen Teilchens eine wichtige Rolle. „Während der letzten Monate ist das Wuppertaler Computing Zentrum heiß gelaufen“, sagt Dr. Torsten Harenberg, Leiter des Zentrums „Unsere Ressourcen wurden bis aufs Äußerste eingespannt. Viele der für das jetzige Ergebnis benötigten Daten wurden bei uns prozessiert und gespeichert“, so Harenberg weiter.

Wuppertaler Physiker haben nicht nur durch Messungen zu dem jetzigen Ergebnis beigetragen, sondern auch erheblich zur Untersuchung der Daten. Für die Interpretation der Daten sind die Berechnungen von Prof. Dr. Robert Harlander, Theoretischer Teilchenphysiker an der Bergischen Universität, von enormer Bedeutung. In einer der am meisten beachteten Veröffentlichungen der letzten Jahre hat er präzise einige Eigenschaften des neuen Teilchens berechnet. „Es ist ein sehr befriedigendes Gefühl, zu einer solchen Beobachtung beizutragen“, sagt Prof. Harlander.

Hintergrundinformationen zum Higgs-Teilchen

Im Röntgen-Museum in Remscheid findet zurzeit eine Ausstellung zum LHC („Weltmaschine“) statt. Im Rahmen dieser Ausstellung werden Wuppertaler Physiker die neuen Ergebnisse erklären:

Prof. Harlander spricht am 6. September über „Wie viel wiegt ein Punkt? Über die Natur der Masse“,
Prof. Mättig am 27. September über „Eine Milliarde Mal heißer als die Sonne – wie der LHC das schafft und was man daraus lernt.“

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Quelle: Bergische Universität Wuppertal
Fotos: CERN/Atlas, Friederike von Heyden