Wie so oft bei Gerüchten stellten sich auch die Gerüchte über die Entdeckung des Higgs-Bosons als halb wahr heraus.
Bei einem Seminar am CERN
Neulich präsentierten zwei internationale Forscherteams, die am Large Hadron Collider arbeiten, die neuesten Ergebnisse der Suche nach dem berüchtigten Higgs-Boson, einem Teilchen, das von einigen Theorien vorhergesagt, aber von keinem der Experimentatoren „schwer fassbar“war, was anderen Teilchen Masse gibt. Die Gerüchte wurden allgemein bestätigt: Beide Teams berichteten über sehr vielversprechende Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass das Higgs-Boson wirklich existiert und dass seine Masse innerhalb der von der Theorie vorhergesagten Grenzen liegt. Leider sind diese Ergebnisse noch nicht ganz zuverlässig.
Gibt ein gewisses Vertrauen, dass beide Gruppen ein Signal mit ungefähr dem gleichen Energieniveau empfangen haben, was die Ergebnisse der anderen bestätigt - trotz der Tatsache, dass sie mit unterschiedlichen Zerfallspfaden gearbeitet und unterschiedliche Partikel entdeckt haben, die als Ergebnis des Zerfalls gebildet werden könnten des Higgs-Bosons. Leider war in einer Gruppe der beobachtete Matching-Peak nicht der einzige, was einige Experten zu Recht zu der Feststellung veranlasst, dass sich alle Zufälle als nichts anderes als ein Zufall herausstellen können.
" Tief in meinem Herzen wünschte ich, Higgs wäre gefunden worden", sagt einer von ihnen, Fermilab-Angestellter Robert Roser, "aber ich würde Ihnen nicht empfehlen, irgendetwas Wertvolles in den Streit einzubringen, ob er wirklich gefunden wurde." „Ich würde ein bisschen warten“, sagt der britische Physiker John Ellis.
Die verfügbaren Daten stammen von zwei riesigen LHC-Detektoren - ATLAS und CMS. Der Beschleuniger beschleunigt Protonen auf enorme Geschwindigkeiten und drückt sie frontal, was zum Auftreten viel schwererer Teilchen führt. Viele von ihnen sind instabil und zerfallen in Billionstelsekunden, wodurch ganze Familien und Generationen stabilerer Teilchen entstehen. Detektoren fangen sie ein, und dann stellen Wissenschaftler die Parameter der ursprünglichen großen Partikel wieder her, basierend auf den Eigenschaften und der Zusammensetzung dieser „Nachkommen“-Partikel. Dieser Prozess ist unglaublich komplex, was sich daran zeigt, dass an jedem Detektor ein Team von Hunderten von Spezialisten arbeitet. Und um genügend Daten zu sammeln, müssen Sie Tausende von Kollisionen durchführen und dann alles analysieren.
Nach zweijähriger Arbeit schienen ATLAS und CMS genügend Daten gesammelt zu haben, um die Existenz des Higgs-Bosons endgültig zu bestätigen (oder zu widerlegen). Und auf den ersten Blick geben die Ergebnisse durchaus Hoffnung, wenn auch zu schwach, um endgültig als Entdeckung bezeichnet zu werden.
Etwas Ähnliches geschah letzten Sommer, als beide Teams mögliche Spuren des Higgs meldeten, obwohl das angebliche Boson damals angeblich in eine Reihe von Teilchen zerfiel, von denen einige die Detektoren einfach nicht erkennen konnten. Dies führte zum Hauptproblem – der Unmöglichkeit, zumindest eine ungefähre Masse des angeblich beobachteten Bosons zu bestimmen. Nun ist diese Chance mit jenen Zerfallspfaden verbunden, die nur nachweisbare Teilchen produzieren, was uns einige Rückschlüsse auf die mögliche Masse des Teilchens erlaubt.
Nachdem die letzten beiden Protonen, in die das mutmaßliche Higgs-Boson zerfallen war, eingefangen wurden, schätzten die ATLAS-Experimentatoren seine wahrscheinliche Masse. Sein Peak ist einfach und liegt im Bereich von 126 GeV; Die statistische Verarbeitung zeigte, dass die Wahrscheinlichkeit eines rein zufälligen Auftretens eines solchen Peaks im Bereich von 110–150 GeV nicht mehr als 1/15 beträgt. Darüber hinaus prüften die Autoren auch die Möglichkeit, dass das Boson unter Bildung eines Paares von Z-Bosonen zerfällt, die wiederum entweder in ein Elektron und ein Positron oder in ein Myon und ein Antimyon zerfallen. Das Ergebnis führte sie zu 125 GeV - angesichts früherer Daten übersteigt die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei diesen Ereignissen um statistisches Rauschen handelt, 1/100 nicht.
CMS scheint etwas sehr ähnliches gefunden zu haben. Auf diesem Detektor überwachten sie die gleichen möglichen Zerfallsprodukte eines Teilchens und gleichzeitig drei weitere mögliche Zerfallspfade – und fanden Peaks in geradezu verdächtiger Menge: in allen fünf Fällen. Im Allgemeinen führen sie zu einer Masse von 124 GeV, was praktisch mit den Ergebnissen von ATLAS übereinstimmt (mit einer Wahrscheinlichkeit, dass dies kein Signal, sondern Rauschen ist, nicht mehr als 1/35).
Aber ab jetzt beginnen die Schwierigkeiten. Ein genauer Blick auf die auf dem CMS gesammelten Daten lässt viele Experten weniger optimistisch sein. Zum Beispiel zeigt der Zerfall auf zwei Protonen einen kleinen Peak bei 124 GeV, in ausgezeichneter Übereinstimmung mit dem bei ATLAS erh altenen, aber auch einen anderen Peak bei 133 GeV. Die Autoren verwarfen es und betrachteten es als Rauschen, einfach weil es keine Spitzen für andere Zerfälle bei 133 GeV gibt. Ähnlich verhält es sich mit anderen Pfaden – zum Beispiel beim Zerfall zu einem Elektron und einem Positron oder einem Myon und einem Antimyon gibt es den gleichen Peak bei 124 GeV, aber noch einen zweiten bei 119,5 GeV. Und hier wird es einfach wie eine Fluktuation verworfen.
Natürlich erwartete niemand, dass das Ergebnis vollkommen perfekt sein würde, als einzelne dünne Spitze gegen einen flachen Pegel im Rest des Diagramms. Aber solche gravierenden Abweichungen vom Ideal lassen uns zuversichtlich sagen, dass die Entdeckung des Higgs-Bosons noch immer nicht sicher ist.
