Im Juli stellten die LHC-Forscher auf einer internationalen Konferenz in Paris erste Ergebnisse vor. "Spektrum der Wissenschaft" sprach mit Joachim Mnich, Mitglied des internationalen Beratungskomitees der Konferenz und Direktor für Hochenergiephysik am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg.
Spektrum: Der LHC liefert seit Monaten kontinuierlich Daten. Was waren in Paris die Highlights?
Joachim Mnich: Der Fortschritt des LHC ist absolut beeindruckend: Seit den ersten Kollisionen bei der Rekordenergie von sieben Teraelektronvolt (TeV) Ende März gelang in nur vier Monaten eine Erhöhung der Luminosität, d. h. der Kollisionsrate, um mehr als einen Faktor 1000.
Auch die Detektoren arbeiten ausgezeichnet und zeigen bereits an vielen Stellen volle Leistung. Ferner konnte das weltweite LHC-Computing-Grid problemlos den Ansturm der Daten bewältigen, so dass die Experimente innerhalb weniger Tage erste Ergebnisse präsentieren konnten.
Joachim Mnich | Prof. Dr. Joachim Mnich, Direktor für den Bereich Teilchenphysik, im DESY-Kontrollraum für das CMS-Nachweisgerät am Large Hadron Collider (LHC) am CERN
Die Nachweisgeräte konnten inzwischen alle bekannten Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik nachweisen. Als Letztes das Top-Quark, das schwerste Elementarteilchen, das somit zum ersten Mal in Europa erzeugt wurde. Der Beschleuniger ist damit auf bestem Weg, die Ziele für dieses Jahr zu erreichen und mit der eigentlichen Aufgabe zu beginnen: der Suche nach einer neuen Physik.
Anfang des Jahres berichteten die Forscher, dass sie überrascht waren von der großen Zahl an Teilchen, die bei hohen Energien entstehen. Hat sich dieser Trend bestätigt?
Die gegenüber den Erwartungen erhöhte Teilchendichte bei den höchsten Energien scheint sich in den Messungen zu bestätigen. Allerdings sind noch detaillierte Studien notwendig, um zu entscheiden, ob es sich hier um einen neuen Effekt handelt oder ob die Rechnersimulationen angepasst werden müssen. Auf jeden Fall ist es eine gute Nachricht für die geplanten Experimente mit schweren Ionen, die das Quark-Gluon-Plasma untersuchen wollen, einen Materie-Zustand, der kurz nach dem Urknall des Universums existiert haben soll. Sie könnten von diesem Effekt profitieren.
Für das viel gesuchte Higgs-Teilchen wird es immer enger. Wann kann damit gerechnet werden, es am LHC zu finden?
In der Tat wurden kürzlich Ergebnisse von Experimenten am Tevatron in den USA vorgestellt, die den erlaubten Massenbereich für das Higgs-Teilchen weiter einschränken. Es sieht immer mehr danach aus, dass es sich in der am schwierigsten zugänglichen Ecke versteckt, nämlich nur wenig über der unteren experimentellen Schranke von 114 GeV. In diesem Massenbereich müssen sehr viele Proton-Proton-Kollisionen untersucht werden, so dass auch der LHC wohl mehrere Jahre brauchen wird, um die Frage endgültig zu beantworten, ob das Higgs existiert oder nicht.
Das vielleicht spannendste Ergebnis wäre, wenn das Higgs nicht gefunden würde. Dann müsste ein anderer Effekt seine Rolle übernehmen und eine Erklärung für die Massen der Elementarteilchen liefern. Theoretische Ansätze dafür gibt es. In jedem Fall wird uns der LHC Hinweise auf die Lösung dieser Frage geben.
Gibt es in den aktuellen Daten bereits erste Hinweise auf eine "neue" Physik?
Dafür ist es noch zu früh. Die bisherigen Daten reichen dazu noch nicht aus. Deshalb stehen im Moment Studien zum bekannten Standardmodell im Vordergrund, insbesondere um die Detektoren möglichst detailliert zu verstehen und mit den Simulationen abzugleichen. Aber falls der LHC weiterhin so große Fortschritte macht, werden die Experimente bereits Ende dieses Jahres, spätestens im nächsten Jahr, in Bereiche vorstoßen, in denen eine neue Physik möglich wäre.
Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.
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