Wo die Jagd auf das Higgs Ende 2011 steht

Genau wie die ziemlich präzisen Gerüchte („Die nächste Beinahe-Entdeckung des Higgs (bei 125 GeV)“) besagt hatten, wurde am 13. Dezember keine Entdeckung des Higgs-Teilchens verkündet – aber mit leeren Händen stehen die LHC-Physiker nach zwei Jahren Kollisionen auch nicht da. Bei den Proton-Proton-Crashs, so die Erwartung gemäß des Standardmodells (SM) der Teilchenphysik, bildet sich zuweilen auf mindestens zwei Arten („Kanälen“ im Teilchen-Jargon) ein kurzlebiges neutrales Higgs-Teilchen, das sofort wieder auf ähnliche Weise zerfällt wie es entstand: Gesucht wird nach primären und sekundären Zerfallsprodukten mehrerer Kanäle.

• Durch die bisherigen Messungen ausgeschlossen werden kann inzwischen ein großer Massenbereich für nämliches Higgs-Teilchen: Erlaubt ist jetzt nur noch 115.5 bis 131 GeV/c^2 (nach den Daten des ATLAS-Detektors) bzw. 115-127 GeV (gemäß Erkenntnissen des CMS-Detektors).
  
• In diesem noch erlaubten Energiebereich sehen beide Detektoren vage Hinweise auf ein neues Elementarteilchen, wobei ATLAS eins bei 126 GeV mit einer Signifikanz von 2.3 Sigma und CMS eins bei 124 GeV mit 1.9 Sigma und ggf. auch etwas bei 119.5 GeV sieht. Beide Ergebnisse als solche – genannt sind hier jeweils die konservativsten Signifikanzen; mit viel gutem Willen darf’s auch etwas mehr sein – sind nicht nur keine Entdeckungen sondern nicht mal Hinweise auf etwas Verdächtiges.
  
• Allerdings liegen der ATLAS- und der bessere CMS-Peak fast aufeinander, beide Detektoren und ihre Analyse-Methoden sind unabhängig, und es sind jeweils mehrere Kanäle, die auf dasselbe schwache Signal nahe 125 GeV hinweisen. Manche Beobachter halten die Übereinstimmungen für das Entscheidende, fassen beide Messungen schon mal vage zu einer gemeinsamen mit einem Sigma von immerhin 3-4 zusammen, und feiern damit eine Fast-Entdeckung, andere verweisen auf die Widersprüche zwischen ATLAS und CMS und sehen überhaupt nichts Bemerkenswertes.

Ein SM-Higgs-Teilchen mit ~125 GeV wäre zumindest das, was viele ohnehin erwartet (und mitunter sogar – mit allerlei Annahmen – konkret vorausgesagt) hätten. Und es wäre insofern reizvoll, als es aus quantenmechanischen Gründen einen schwereren Partner haben müsste – der dann erstmals über das SM hinaus weisen würde (dessen Schlussstein sozusagen das SM-Higgs wäre). Sofern der LHC nach der Winterpause weiter so gut läuft wie 2011, wird er auf jeden Fall im Laufe des kommenden Jahres entweder das 125-GeV-Signal wieder zum Verschwinden bringen (wie es einem vermeintlichen bei 140 GeV von diesem Sommer schon bald widerfuhr) – oder aber seine Signifikanz über die gewünschten 5 Sigma treiben und es zur „Entdeckung“ machen.

In beiden Fällen liegt die eigentliche Arbeit aber noch vor dem LHC: Bei noch viel mehr (und später auch energiereicheren) Kollisionen muss in den nächsten vielleicht 10 Jahren den detaillierten Eigenschaften des Higgs-Teilchens nachgestellt werden, das durchaus nicht von der einfachsten SM-Art zu sein braucht – oder aber die Suche nach einer Alternative beginnt, denn ein SM aber ohne Higgs oder etwas Ähnliches geht mathematisch gar nicht. Und irgendwo hier oder woanders warten sicher auch noch Entdeckungen, die über das SM hinaus gehen (ein 125-GeV-Higgs wäre z.B. auch ein indirekter Hinweis auf Supersymmetrie): Die Teilchenphysik begeht diesen Jahreswechsel jedenfalls in einem durchaus angeregten Zustand …

CERN Press Release 13.12.2011, die ATLAS-Analyse (das letzte Slide der Präsentation), die CMS-Analyse, ein Live-Blog der Präsentation und die vermutete Higgs-Masse als Zeitfunktion; Nature 15.12.2011 S. 301, Science 16.12.2011 S. 1482-3; Quantum Diaries 23., Schlatter & Zerwas, Preprint, New Scientist 21., Agostini, Preprint, astrobites, New Scientist Blog, Astronomy, Science Journalism Tracker 19., Nature 16., Kadastik & al., Preprint, BdW, Freitag 15., Physics World, University Post 14., BNL, STFC Releases, Physics World, Cosmic Variance, Nature, New York Times, New Scientist, Symmetry Breaking, LiveScience, Science Blogs, Weltmaschine, Spiegel, Baer & al., Preprint, BBC, Vixra 13., Quantum Diaries, Resonaances, Not even Wrong, New York Times 12., Guardian 9., BBC 7., Guardian, Cosmic Variance, Houston Chronicle Blog 6., Physics World Blog, Strassler, Quantum Diaries 5.12.2011. Auch ATLAS Collab., Preprint 21., BBC, Strassler Blog, Spiegel 22.12.2011 zu einer kleinen anderen LHC-Entdeckung an Bottomonium …

Schlagwörter: Higgs-Teilchen, LHC, Standardmodell