Forschung

Higgs-Superteilchen entsteht im Himmel alle acht Sekunden – ganz ohne Weltmaschine

Wenn Protonen und andere schwere geladene Teilchen in der Erdatmosphäre mit Energien von ca. einer Billion Elektronenvolt aufeinandertreffen, entsteht alle acht Sekunden ein Higgs-Superteilchen. Foto (bearbeitet): NASA

Wenn Protonen und andere schwere geladene Teilchen in der Erdatmosphäre mit Energien von ca. einer Billion Elektronenvolt aufeinandertreffen, entsteht alle acht Sekunden ein Higgs-Superteilchen. Foto (bearbeitet): NASA

Nachwuchs-Physiker Josua Unger von der TU Dresden hat per Mathematik in Erdatmosphäre geguckt und Erstaunliches errechnet

Dresden, 16. Juli 2015. Als die CERN-Physiker vor fast genau drei Jahren mit dem weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem „Large Hadron Collider“ (LHC), das legendäre Higgs-Boson (irreführenderweise oft auch „Gottesteilchen“ genannt) fanden, war die Fachwelt völlig aus dem Häuschen: Siehe da, das Teilchen, das aller Materie überhaupt Masse verleiht, uns alle gewissermaßen erst im großen Universum verankert hat, ist endlich nachgewiesen! Aber, hmm, wieviel haben wir noch mal für die gigantische Weltantwortmaschine tief unter der französisch-schweizerischen Grenze ausgegeben? Drei Milliarden Euro plusminus? Hätten wir auch billiger haben können, möchte man jetzt fast meinen: Alle acht Sekunden entsteht nämlich auf ganz natürlichem Wege in der Erdatmosphäre ein Higgs-Boson, hat nun ein Dresdner Nachwuchs-Physiker herausgefunden.

Protonen knallen vor der Erde mit einer Billion Elektronenvolt aufeinander und produzieren Higgs-Bosonen

Josua Unger hat dafür in seiner Bachelor-Arbeit „Higgs Boson Production in the Atmosphere of the Earth” am Institut für Kern- und Teilchenphysik der TU Dresden kalkuliert, wie oft Higgs-Bosonen entstehen, wenn geladene Protonen und Helium-Atomkerne aus dem All auf die Atmosphäre treffen und dort mit Energien von einer Billion Elektronenvolt (1 TeV) aufeinanderstoßen. Und das passiert jeden Tag über 86.000 Mal – insofern sind wir schon unzählige Male Zeugen von Higgs-Bosonen geworden, ohne es recht zu merken.

Der Nachwuchsphysiker Josua Unger von der TU Dresden hat ermittelt: Alle 8 Sekunden entsteht ganz ohne Weltantwortmaschine ein Higgs-Superteilchen auf natürlichem Wege. Foto: privat

Der Nachwuchsphysiker Josua Unger von der TU Dresden hat ermittelt: Alle 8 Sekunden entsteht ganz ohne Weltantwortmaschine ein Higgs-Superteilchen auf natürlichem Wege. Foto: privat

Prof. Kobel: Müssten ganze Atmosphäre mit tonnenschweren Detektoren pflastern

Allerdings muss man eben auch sagen: Ganz so einfach ist das dann doch nicht mit dem Nachweis des Superteilchens. „Im Grundsatz war uns ja schon klar, dass Higgs-Bosonen auch auf natürlichen Wege ständig entstehen“, betonte Prof. Michael Kobel vom Institut für Kern- und Teilchenphysik, der Ungers Arbeit betreut und letztlich mit „Sehr gut“ bewertet hatte, auf Oiger-Nachfrage. „Aber endlich hat mal jemand ausgerechnet, wie oft und bei welchen Energien das in der Erdatmosphäre passiert.“ Das bedeute indes nicht wirklich, dass man auf den Bau des LHC hätte verzichten können. „Wir wissen ja nie, wo und wann diese natürlichen Higgs-Bosonen entstehen: über Australien, über Amerika, über Europa… Um sie nachzuweisen, hätte man fast die ganze Erdatmosphäre mit schwebenden Detektoren zupflastern müssen.“

Prof. Michael Kobel diskutiert mit Gerlinde Burck (74) über die kosmologische Konstante und Einstein. Foto: Heiko Weckbrodt

Prof. Michael Kobel (rechts) bei einem Science-Café. Foto: Heiko Weckbrodt

Suche auf „natürlichem“ Wege würde Hunderte Jahre dauern

Und dies wäre mit heutigen Technologien so gut wie unmöglich. Denn die unterirdischen Riesengeräte „Atlas“ und „CMS“, mit denen die CERN-Physiker vor drei Jahren das Higgs-Teilchen nachwiesen, wiegen jeweils um die 7000 Tonnen – viel Spaß beim Tragen, möchte man da den Raketen und Flugzeugen zurufen. Und selbst wenn die Platzierung der Detektoren im Himmel gelänge, würde man statistisch gesehen wohl Hunderte Jahre lang brauchen, um ausreichend „Treffer“ zu landen.

Rückschlag für Apokalyptiker

Einige praktische Erkenntnisse könne man aber aus Josua Ungers Abschlussarbeit auf jeden Fall ableiten, zeigte sich Prof. Kobel überzeugt: Zum Einen ist nun klar, dass im Prinzip auch die US-Kollegen, die vor dem LHC-Bau mit einem kleineren Teilchenbeschleuniger mit 1 TeV Energie nach dem Higgs-Boson fahndeten, durchaus hätten fündig werden können. Aber die amerikanische Anlage hatte wohl einfach nicht die nötige Strahlintensität – oder eben einfach kein Glück.

Und zweitens sieht Kobel nun auch endgültig die Unkenrufe all jener CERN-Gegner widerlegt, die befürchtet hatten, der LHC werde die Erde durch lauter kleine schwarze Löcher aufsaugen, sobald der Teilchenbeschleuniger seine volle Leistung erreicht hat: „Die Befunde von Herrn Unger geben uns eben auch das beruhigende Signal: Wir stellen am LHC nichts an, was die Natur nicht tagtäglich auch tut.“ Autor: Heiko Weckbrodt

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