Ohne Zweifel,
die aufregendste wissenschaftliche Beobachtung des Jahres 2012
war die Entdeckung eines neuen Teilchens im CERN Labor,
bei dem es sich um das Higgs-Boson handeln könnte,
ein Teilchen benannt nach dem Physiker Peter Higgs.
Das Higgs-Feld soll subatomaren Elementarteilchen Masse geben,
wie Quarks und Leptonen,
aus denen gewöhnliche Materie aufgebaut ist.
Higgs-Bosonen sind Zuckungen im Feld,
wie die Welle, die man sieht
wenn man ein Seil anschlägt.
Aber wie verleiht das Feld Elementarteilchen Masse?
Sollte das verwirrend klingen,
ist man damit nicht allein.
Im Jahr 1993 forderte der britische Wissenschaftsminister
Physiker heraus, eine einfache Art und Weise zu erfinden,
um das ganze Higgs-Zeug zu verstehen.
Der Preis war eine Flasche edlen Champagners.
Die Gewinnererklärung ging ungefähr so:
Man stelle sich eine große Cocktail Party mit lauter Teilchenphysikern
im CERN Laboratorium vor.
Diese Gruppe Physiker repräsentiert das Higgs-Feld.
Betritt nun ein Finanzbeamter die Party,
würde niemand mit ihm sprechen wollen,
er könnte einfach den Raum durchqueren,
um an die Bar zu gelangen.
Der Finanzbeamte würde nicht mit der Menge interagieren,
genauso wenig, wie einige Teilchen nicht mit dem Higgs-Feld wechselwirken.
Teilchen, die nicht wechselwirken,
wie z.B. Photonen,
werden als masselos bezeichnet.
Nehmen wir nun an, Peter Higgs würde den selben Raum betreten,
vielleicht auf der Suche nach einem Bier.
Die Physiker würden sich sofort um Higgs scharen,
um mit ihm die Anstrengungen
bei der Bestimmung der Eigenschaften
des nach ihm benannten Bosons zu diskutieren.
Weil er stark mit der Menge interagiert,
wird sich Higgs langsam durch den Raum bewegen.
Zurück zur Analogie:
Higgs wurde zu einem massiven Teilchen,
auf Grund seiner Interaktion mit dem Feld.
Wenn dies also das Higgs-Feld ist,
wie passt nun das Boson in all dies?
Nehmen wir an, die Menge der Feiernden
ist gleichförmig über den Raum verteilt.
Angenommen, jemand steckt den Kopf in den Raum,
um ein Gerücht über eine Entdeckung
in einem fernen Konkurrenzlabor zu verbreiten.
Leute in der Nähe der Tür werden das Gerücht hören,
die Leute weiter weg nicht,
sie werden sich also der Tür nähern, um nachzufragen.
In der Menge führt das zu Grüppchen.
Haben die Leute das Gerücht gehört,
werden sie an ihren Platz zurückkehren, um die Folgen zu besprechen,
die Leute weiter weg werden fragen, was vor sich geht.
Das Grüppchen breitet sich in der Menge
durch den gesamten Raum aus.
Das Grüppchen entspricht dem Higgs-Boson.
Es ist wichtig zu verstehen,
dass die massiven Teilchen
nicht stärker mit dem Higgs-Feld interagieren
In unserer Analogie der Feier
sind alle Teilchen gleich, bis sie den Raum betreten.
Sowohl Peter Higgs als auch der Finanzbeamte haben keine Masse.
Es ist die Wechselwirkung mit der Menge,
die eine Zunahme ihrer Masse verursacht.
Ich sage das nochmal:
Die Masse ergibt sich aus der Wechselwirkung mit dem Feld,
Zur Wiederholung:
Ein Teilchen nimmt mehr oder wenig Masse an,
je nach Wechselwirkung mit dem Feld,
ähnlich wie Leute sich je nach ihrer Beliebtheit
unterschiedlich schnell durch die Menge bewegen werden.
Das Higgs-Boson ist nur ein Klumpen im Feld,
wie ein Gerücht, dass sich verbreitet.
Natürlich ist diese Analogie eben --
eine Analogie,
aber es ist die beste,
die bisher geliefert wurde.
Das war's.
Darum geht es
beim Higgs-Feld und dem Higgs-Boson.
Künftige Forschung wird zeigen, ob wir es finden werden
und es wird vermutlich um mehr gehen,
als nur um eine Flasche Champagner.