Vorstellungskraftakt: Wie Peter Higgs das Higgs-Boson entdeckte
Ein preisgekrönter österreichischer Physiker meinte einst: Wer behauptet, dass Quantenmechanik anschaulich ist, sagt die Unwahrheit. Entsprechend schwer fällt es, sich vorzustellen, was das Higgs-Teilchen ist und welche Funktion es erfüllt – jener Baustein des sogenannten Standardmodells der Physik, der vor zehn Jahren im Schweizer Forschungszentrum CERN nachgewiesen wurde und dessen Entdeckung die Fachwelt zum Jubiläum nun gebührend feierte.
Oft war zu lesen, das Higgs-Boson sei jenes Teilchen, das anderen ihre Masse verleihe. Aber trägt diese Erläuterung zum Verständnis bei? Man könnte auch sagen: Alles, was uns umgibt – sämtliche Gegenstände und auch wir selbst –, besitzt eine Masse, und ohne eine solche gäbe es die uns vertraute Welt nicht. Die längste Zeit jedoch war rätselhaft, woher sie stammt. Man kannte die Grundkräfte der Physik, man kannte einen wachsenden Bausatz an Teilchen. Doch man wusste nicht, woher die Masse kam. Klar war lediglich: ohne Masse keine Galaxien, keine Sterne, keine Planeten, keine Menschen.
In den 1960er-Jahren dachten Physiker wie die Belgier Robert Brout und François Englert sowie der Brite Peter Higgs über das Problem nach. Es lohnt, sich diesen Persönlichkeiten zuzuwenden. Speziell Peter Higgs, Namensgeber des geheimnisvollen Teilchens, steht für eine Methode der Wissenschaft, die einer anderen Epoche anzugehören scheint und gleichsam aus der Mode gekommen ist: mit der Kraft der Gedanken, mit einer ausgewogenen Mischung aus Kreativität, theoretischem Grundlagenwissen und mentaler Ausdauer eine Idee zu entwerfen, woraus die Welt besteht. Albert Einstein war ein Meister dieser Disziplin: Allein in seiner Schreibstube, ausgestattet nur mit Papier, Bleistift und viel Vorstellungsvermögen, entwickelte er vor mehr als 100 Jahren ein neuartiges Bild des Kosmos. Teils erst viel später belegten Experimente, dass er fast immer richtig gelegen war.
Higgs ging wohl ähnlich vor. Viel weiß man nicht über den heute 93-Jährigen, der als schüchtern gilt, weder per Telefon noch per E-Mail erreichbar sein soll und angeblich von zu Hause flüchtete und in einem Pub untertauchte, als 2013 ruchbar wurde, dass er einen Physik-Nobelpreis erhalten sollte. Sicher ist, dass er 1964 eine Idee formulierte, eigener Aussage zufolge die einzig bedeutende, die er je hatte: Higgs postulierte ein Feld, das sich zugleich als Teilchen manifestiert, ähnlich wie ein Photon Welle und Lichtteilchen zugleich sein kann. Solch ein Boson müsse existieren, so Higgs, sonst wäre das Standardmodell lückenhaft.
Forschende ließen in Teilchenbeschleunigern Elementarpartikel aufeinanderkrachen, um im Teilchenschrott das gesuchte Boson aufzuspüren – die längste Zeit vergeblich, weil es nur bei jeder milliardsten Kollision entsteht und kurzlebig ist. Das „gottverdammte Teilchen“ schien die Fachwelt zum Narren zu halten. Nie also sprach also ein Physiker von einem „Gottesteilchen“.
Anfang Juli 2012 glückte dann, fast 50 Jahre nach der theoretischen Vorhersage, der Nachweis am CERN. Natürlich sind nach wie vor viele Fragen offen – darunter jene, wie das Higgs-Boson im Detail beschaffen ist und ob es zur Erklärung der Dunklen Materie beitragen könnte. Aber der experimentelle Beleg ist ein triumphaler Nachweis für die geistige Leistung der Generation Higgs: dass sich die Natur manchmal tatsächlich genau so verhält, wie es vom Menschen erdachte Theorien prognostizieren.
