Handout zum CERN-Besuch vom 10. Oktober ... - studienstiftung.ch
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2 Überblick zur Teil<strong>ch</strong>enphysik 9<br />
2.9 Das Higgs-Boson<br />
Das Standardmodell ohne das Higgs-Boson verlangt, dass alle Teil<strong>ch</strong>en masselos sind. Aus der experimentellen<br />
Physik (und aus Erfahrung) wissen wir jedo<strong>ch</strong>, dass ni<strong>ch</strong>t alle Teil<strong>ch</strong>en masselos sein<br />
können. Zu diesem Problem gibt es eine sehr elegante Lösung, wel<strong>ch</strong>e erstmals von Peter Higgs vorges<strong>ch</strong>lagen<br />
wurde. Er postulierte, dass ein Feld (das Higgs-Feld) existiert, wel<strong>ch</strong>es alles dur<strong>ch</strong>dringt<br />
und überall präsent ist. Die Teil<strong>ch</strong>en erhalten nun ihre Masse dur<strong>ch</strong> die We<strong>ch</strong>selwirkung mit diesem<br />
Higgs-Feld.<br />
In der Quantenfeldtheorie gehören zu jedem Feld eines oder mehrere Trägerteil<strong>ch</strong>en (<strong>zum</strong> Beispiel<br />
ist das Photon das <strong>zum</strong> elektromagnetis<strong>ch</strong>en Feld gehörende Teil<strong>ch</strong>en). Das Higgs-Boson ist das <strong>zum</strong><br />
Higgs-Feld gehörende Teil<strong>ch</strong>en. Dessen Na<strong>ch</strong>weis dur<strong>ch</strong> das CMS- und das ATLAS-Experiment am<br />
<strong>CERN</strong> bedeutet eine weitere wi<strong>ch</strong>tige Bestätigung des Standardmodells und somit einen riesigen<br />
S<strong>ch</strong>ritt in der Teil<strong>ch</strong>enphysik.<br />
2.9.1 Versu<strong>ch</strong> einer ans<strong>ch</strong>auli<strong>ch</strong>en Erklärung: „Cocktailparty à la Higgs“ 7<br />
Folgende kleine Ges<strong>ch</strong>i<strong>ch</strong>te versu<strong>ch</strong>t, den Prozess, mit wel<strong>ch</strong>em die Teil<strong>ch</strong>en ihre Masse gewinnen,<br />
sowie das Higgs-Boson selbst, ans<strong>ch</strong>auli<strong>ch</strong> zu erklären: Man stelle si<strong>ch</strong> eine Cocktailparty der "Con-<br />
(a) Die Gäste sind homogen im Raum verteilt.<br />
(b) Die Ex-Premierministerin errei<strong>ch</strong>t den Saal. Sie gewinnt<br />
an Masse, weil sie ständig einen Cluster an Partygästen<br />
um si<strong>ch</strong> ges<strong>ch</strong>art hat, während sie si<strong>ch</strong> dur<strong>ch</strong> den<br />
Raum bewegt.<br />
Abbildung 3: Cocktailparty-Analogie zur Erklärung des Higgs Feldes<br />
servative Party" 8 vor, wobei die einzelnen Personen regelmässig im Raum verteilt sind. Jeder unterhält<br />
si<strong>ch</strong> jeweils mit seinen nä<strong>ch</strong>sten Na<strong>ch</strong>barn. Dann plötzli<strong>ch</strong> betritt die Ex-Premierministerin<br />
7 Der englis<strong>ch</strong>e Fors<strong>ch</strong>ungsminister William Waldegrave s<strong>ch</strong>rieb 1993 einen Wettbewerb aus: Er verspra<strong>ch</strong> demjenigen<br />
einen Preis, der es verstehe, auf einem einzigen DIN-A4-Blatt verständli<strong>ch</strong> zu erklären, was das Higgs-Boson<br />
sei. Der Minister erhielt 125 Einsendungen, den ersten Preis (eine Flas<strong>ch</strong>e Champagner) vergab er an den Londoner<br />
Professor David Miller, wel<strong>ch</strong>er die Cocktail-Party Erklärung verfasst hatte. Die Originalfassung der Erklärung kann<br />
<strong>zum</strong> Beispiel auf http://hep.physics.utoronto.ca/BerndStelzer/higgs/higgs3.html na<strong>ch</strong>gelesen werden. ftnt<br />
8 Im Folgenden wird klar werden weshalb es si<strong>ch</strong> bei diesem Gedankenexperiment ni<strong>ch</strong>t um die "Labour-<br />
Party"handeln kann...
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