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Das grosse Experiment

Die Materie besteht aus Atomen; ein Atom hat einen Kern (mit Protonen und Neutronen) sowie eine Hülle, in der Elektronen herumfliegen - das zählt zum Grundwissen der Chemie.

Wie die Physik heute weiß, bestehen Atome noch aus kleineren Bausteinen: Protonen und Neutronen etwa bestehen aus je drei Quarks. Dabei gibt es verschiedene Arten von Quarks. Das Proton etwa ist aus zwei up- und einem down-Quark aufgebaut, beim Neutron ist es genau umgekehrt. Doch die moderne Teilchenphysik erklärt nicht nur die Materie so, dass sie aus weiteren subatomaren Bausteinen besteht (den sogenannten Materieteilchen); sie sagt auch, dass die vier Naturkräfte - Gravitation, elektromagnetische Kraft, starke und schwache Kernkraft - durch Teilchen vermittelt werden. Ein Beispiel für ein solches Kraftteilchen ist das Photon, das die elektromagnetische Kraft überträgt.

Ingesamt kennt die Wissenschaft zurzeit 24 solcher Fundamentalteilchen. Im Standardmodell werden diese kleinsten Bausteine zu einer Theorie zusammengefasst, die erklärt, was die Welt im Innersten zusammenhält. Doch das Modell ist unvollständig. Insbesondere fehlt ein Teilchen, das der Welt Masse verleiht. Bereits vor 44 Jahren hat der theoretische Physiker Peter Higgs in einem Aufsatz darauf hingewiesen, dass es ein solches Teilchen geben müsse. Mit dem neuen Super-Teilchenbeschleuniger am CERN glauben die Teilchenphysiker nun, dieses Higgs-Teilchen tatsächlich finden zu können. Wie wichtig dieser Baustein für die Physik ist, macht die Bezeichnung des Nobelpreisträgers Leon Lederman deutlich: Er nennt es das "Gottes-Teilchen", weil es (angeblich) eine letzte Antwort auf die Frage gibt, was die Welt ist.

Darüber hinaus hoffen manche Physiker, dass die Experimente den Nachweis von sogenannten supersymmetrischen Teilchen erbringen könnte. Die Supersymmetrie ist eine Theorie, die das Standardmodell erweitert, in dem sie deren strikte Trennung von Materie und Kräften zu überwinden sucht. Die Suche nach dem einen Ur-Prinzip wird damit einen Schritt weiter getrieben. Die Annahme der Supersymmetrie ist dabei, dass alle Materieteilchen supersymmetrische Partner haben, die sich wie Kraftteilchen verhalten und umgekehrt. Folglich verdoppelt sich die Zahl der Teilchen.

So mathematisch schön die Theorie auch ist, von der zweiten Hälfte der Teilchen ist bisher kein einziges experimentell entdeckt worden. TM

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