Ist das Licht aus?


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Auf der Spur des Gottesteilchens- Teil 1, Grundkräfte der Natur


von MaRyLoU
13.12.2011
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78 P

Es geht um die Grundkräfte der Natur. Vier oder fünf an der Zahl sollen es sein. Vier sind bekannt. Dabei handelt es sich um Fundamentale Wechselwirkungen zu denen die Gravitation, die elektromagnetische Kraft, die starke Kernkraft, die schwache Kerkraft gehören und zuletzt vielleicht das "Gottesteilchen". Doch ob es das "Gottestteilchen", wissenschaftlicher Name Higgs-Boson, wirklich gibt, ist unklar. Wissenschaftler brüten seit Jahren darüber und versuchen dessen Existens zu belegen oder zu wiederlegen....

Doch bevor man sich weiter mit dem Gottesteilchen beschäftigt, sollten die anderen Begriffe und der Hintergrund kurz erläutert werden.

Die Fundamentalen Wechselwirkungen sind ein allgemeiner Begriff für die Grundkräfte der Natur. Sie sind die Basis aller physikalischen Vorgänge, ohne sie wäre unser Universum nicht denkbar. Die Wissenschaft kennt vier dieser Kräfte. Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler auch nach einer fünften - dem Higgs-Boson.

Die Gravitation ist ein anderer Begriff für die Schwerkraft. Sie besitzt eine unendliche Reichweite, lässt sich - anders als andere Grundkräfte - nicht abschirmen und wirkt vor allem auf große Distanzen. Planeten, Sterne und ganze Galaxien werden maßgeblich von ihr gesteuert. Dennoch ist sie die schwächste aller Fundamentalkräfte. Ein Mensch zum Beispiel - obwohl er im Vergleich zur Erde winzig klein ist - kann die Schwerkraft zumindest kurzzeitig ohne Anstregung und alleine mit seiner Körperkraft überwinden.

Die elektromagnetische Kraft ist verantwortlich für die meisten Alltagsphänomene: Wenn eine Glühbirne durch Strom Licht erzeugt, wenn Magneten sich anziehen, wenn Substanzen chemisch miteinander reagieren. Dann ist die elektromagnetische Wechselwirkung die Basis des Geschehens. Die Teilchen, durch die sie vermittelt wird, werden Photonen genannt.

Die starke Kernkraft wurde erst im 20. Jahrhundert mit der Entdeckung von Atomkernen und Radiaaktivität beschrieben. Einfach gesagt hält diese Ktaft die Atomkerne zusammen.

Die schwache Wechselwirkung ist die Grundlage einiger radioaktiver Zerfallsprozesse und spielt auch eine Rolle bei der Kernfusion, die zum Beispiel im Innern von Sternen abläuft. Sie besitzt jedoch wie auch die starke Kernkraft nur eine kurze Reichweite. Das besondere ist, dass diese Kraft auch die Existenz des sogenannten Higgs-Bosons voraus sagt, das der Theorie zufolge allen anderen Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Auch wenn dessen Existens noch nicht bewiesen ist. Der Partikel, auch "Gottesteilchen" genannt, wurde bisher aber wie gesagt noch nicht direkt beobachtet. Weltweit suchen Forscher intensiv nach dem Teilchen. Mit Hilfe riesiger Teilchenbeschleuniger wie dem Large Hadron Collider (LHC) in Genf könnte es schon bald nachgewiesen werden. Die Forscher vermuten, dass das Higgs- Boson sich in dem kleinen Teilfeuerwerk befindet, welches bei einer Kollision zweier Protonen entstehtt. (siehe Artikelbild ganz oben).

Das Ziel ist es die fünfte Kraft zu beweisen bzw. zu finden. Um das zu erreichen wurde der Superbeschleuniger LHC gebaut. Mehr als zwei Milliarden Euro hat der Bau des 27 Kilometer langen Ringtunnels gekostet,durch den Protonen mit 99,9999991 Prozent der Lichtgeschwindigkeit rasen sollen. Pro Sekunde drehen sie mehr als 11.000 Runden. Erwartet wurden fundamentale Erkenntnisse zum Urknall, zur Dunklen Energie und zur von Higgs theoretisch beantworteten Frage, woher Materie eigentlich ihre Masse hat.

Auf diesem Bild sieht man die ganze Anlage des Superbeschleunigers LHC als Zeichnung dargestellt.

 

 

 

 

 

 

Doch gehen wir erstmal zurück. Wer kam überhaupt auf diese Idee? Er hieß Peter Higgs. Anfangs wurde seine Idee als Blödsinn abgetan, doch dann entwickelte sihc Interesse und heute ist er für seine Theorie berühmt...

Vor fast 50 Jahren hatte  Peter Higgs einen Gedanken, der den damals völlig unbekannten schottischen Physiker zu dem machte, was er heute ist: Namensgeber eines Elementarteilchens, nach dem die Wissenschaft seit Jahrzehnten ohne Unterlass sucht, und vermutlich in der Zukunft ein Nobelpreisträger. Knapp eineinhalb Seiten, vier Formeln - aus mehr bestand die Veröffentlichung nicht, mit der der schottische Physiker das entscheidende theoretische Problem löste. Das Problem war die Frage wie die unterschiedlichen Massen der Elementarteilchen zu erklären seien. Higgs schrieb, dass es eine Art Feld geben müsste, das alles durchdringt und den teilchen ihre Masse verleiht. Dadas relativ kompliziert ist so zu verstehen wurde ein einfach zu verstehendes Gleichnis entwickelt:

 

 

Das was hinter diesem Higgs-Mechanismus steht hat der Londoner Physiker David Miller mit einem Cocktailparty-Gleichnis anschaulich dargestellt. "Die Teilnehmer einer politischen Feier sind gleichmäßig im Raum verteilt. Plötzlich kommt die damalige Premierministerin Margaret Thatcher herein. Sie läuft durch die Menge, sofort bildet sich eine Traube um sie. Sie kann den Raum nicht einfach so durchqueren wie ein Photon, denn Thatcher hat eine große Masse. Wenn sie weiterläuft, treten Partyteilnehmer, denen sie sich nähert, auf sie zu. Andere, von denen sie sich entfernt, wenden sich von ihr ab und wieder ihren ursprünglichen Gesprächspartnern zu.

Der Higgs-Mechanismus ist nichts anderes als ein Hintergrundfeld, das erfunden wird, um Teilchen Masse zu verleihen. Bewegen sich die Teilchen durch das Feld, wird das Feld um sie herum verzerrt.

 

 

Warum aber wenden sich Menschen der Premierministerin überhaupt zu? Weil sie von ihrem Nebenmann gesagt bekommen: "Guck mal, wer da gekommen ist." Es ist das Getuschel, das die Zusammenballung auslöst. Es verleiht Margaret Thatcher Masse - und so gesehen ist das Getuschel im Raum nichts anderes als das gesuchte Higgs-Boson. Es wandert durch den Raum - als Zusammenballung von Menschen, und mittendrin ist die Premierministerin." (Gleichnis wortwörtlich übernommen von Holger Dambeck)

 

Zerfall eines fiktiven also gezeichneten Higgs-Boson

 

 

 

 

 

 

 

 

Nun scheint es als könnte der Durchbruch bevorstehen. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass es das "Gottesteilchen" wirklich gibt...

Fortsetzung im kommenden Teil 2: Forscher nähern sich dem Teilchen. Manche rechnen schon damit, dass Ende 2012 klar sein wird, ob es das teilchen wirklich gibt....

 

 

Quellen:

www.stern.de/wissen/kosmos/jagd-nach-dem-higgs-boson-fuer-das-gottesteilchen-wird-es-eng-1762297.html , www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,803404,00.html ,  

www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,803404,00.html , 

www.spiegel.de/thema/higgs_boson/ , www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-76154.html , www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-76248.html

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Kommentare (6)
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Sortieren nach Aktualität:
14.12.2011
midori hat geschrieben:
Krasser Artikel. Total komplizierte Sache total einfach erklärt! Gefällt mir echt gut! Hab von diesen Teilchen schon vor längerem mal gelesen. Find es echt wahnsinn, dass die diesen Tunnel gebaut haben. Bin schon ganz gespannt, was das mal wird! :o)
14.12.2011
MaRyLoU hat geschrieben:
Da bin ich aber erleichtert :DD Danke
14.12.2011
MJ1499 hat geschrieben:
Super Artikel...ich muss zugeben, dass ich den nur gelesen habe, um irgendwelche Fehler zu finden oder so, aber der ist echt gut :) DA ich Physik als LK hatte wusste ich das zwar schon, aber super dargestellt, mein Lehrer hat es nicht besser hingekriegt :)
14.12.2011
Leslie hat geschrieben:
sau starker artikel!..und vorallem mal einer von der anderen sorte und vorallem echt gut geschrieben. ich finds halt nur schade dass das zweite bild bisschen unscharft ist..aber trozdem hut ab! :-)
14.12.2011
RebekkaH hat geschrieben:
Ganz schön kompliziert, aber ungefähr habe ich es verstanden (:
Wirklich ein ziemlich interessanter Bericht, davon habe ich zuvor nämlich noch nie gehört.
Danke!
14.12.2011
MarcelB hat geschrieben:
Sehr interessanter Artikel! Hab mich erst gewundert, was dieses Gottesteilchen eigtl. sein soll. Bestimmt so ein kirchlicher Quatsch, aber durch das Beispiel hast du das argumentativ echt gut gestärkt, super Beitrag! Danke :)
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