PHYSIK

Langsam wird es Zeit. Seit Jahrzehnten schon sitzt Peter Higgs in seiner Edinburgher Altbauwohnung nahe des schönen Moray Place - und wartet. Häufig tauchte während dieser langen Zeit sein Name in der Zeitung auf.

Oft hieß es, jetzt hätten sie vielleicht das berühmte Teilchen aufgespürt, das seinen Namen trägt. Und stets stellte sich wenig später heraus: Fehlalarm. Diesmal aber sieht es ganz so aus, als könne es nun ernst werden. Am vergangenen Dienstag lud das Forschungszentrum Cern nahe Genf zum Seminar. Thema: Fortschritte bei der Suche nach dem sogenannten Higgs-Boson.

Selten war die Stimmung in der Gelehrtenrepublik am Fuße des Schweizer Juragebirges so gespannt. Die Büros waren leer, die Labore verschlossen, die Cafeteria war verwaist. Alle drängelten sich vor dem Vorlesungssaal.

Private Wachmänner mussten beide Eingänge verbarrikadieren, zu groß war die Zahl der Forscher, die dabei sein wollten, als die Nachricht verkündet wurde. Die allerdings fiel zwiespältig aus: Ja, es gebe Neuigkeiten vom Higgs-Teilchen; es sei möglicherweise gesichtet worden, und zwar mit einem Gewicht von etwa 125 Wasserstoffatomen. Doch nein, Beweise habe man dafür nicht, bisher gebe es allenfalls Hinweise. "Sehr interessante Hinweise" allerdings, wie Cern-Chef Rolf Heuer nicht müde wurde zu beteuern. Noch zeichne sich das Signal nur verschwommen ab, sagt der Münchner Max-Planck-Direktor Siegfried Bethke. Allein das Atlas-Experiment, an dem er mitarbeitet, hat in diesem Jahr viele Millionen Gigabyte erzeugt. Wie leicht lässt sich in diesen Datenwust etwas hineinlesen, das da gar nicht ist?

Das Publikum reagierte denn auch sehr unterschiedlich: "Danke für dieses Weihnachtsgeschenk", schwärmte ein Physiker bei der öffentlichen Diskussion der Ergebnisse. "Unausgegoren", maulte draußen auf dem Gang einer, der die Sitzung am Laptop hatte verfolgen müssen.

In einem sind sich die meisten Forscher einig: Eigentlich sind die Daten noch nicht reif für die Öffentlichkeit. Doch länger zu warten war unmöglich: Über 6000 Forscher aus mehr als 50 Ländern sind an der Jagd nach dem Higgs-Teilchen beteiligt. Wie sollte sich da verhindern lassen, dass Neuigkeiten durchsickern?

Denn kein Zweifel: Das Interesse an dem Higgs-Teilchen ist gewaltig. Mehr als hundert Journalisten waren angereist, um sich die Ausführungen über Wirkungsquerschnitte, Luminosität und Gamma-Gamma-Ereignisse anzuhören. Es hatte sich herumgesprochen, dass es hier um das "Gottesteilchen" gehe; und dass es die erste und vorrangige Aufgabe der weltgrößten Teilchenschleuder am Cern sei, ebendieses Teilchen zu finden. Drei Milliarden Euro für ein aberwinziges Partikelchen? Da muss es sich schon um etwas Besonderes handeln.

Wer den Namenspatron des Gesuchten in Edinburgh besucht, den verblüfft deshalb dessen Bescheidenheit: Peter Higgs ist ein schüchterner Herr von 82 Jahren mit schlohweißem Resthaar und unsicherem Lächeln. In kurzatmigen, stockenden Sätzen erzählt er von jenem Moment, in dem er den einzig bedeutsamen Gedanken seines Lebens hatte: Beim Einsortieren von Zeitschriften in der Bibliothek, das wisse er noch genau, sei ihm die zündende Idee gekommen. Auch an das Datum kann er sich erinnern: Es war der 16. Juli 1964. Bald ist das 50 Jahre her.

Seither hat Higgs nichts Nennenswertes mehr veröffentlicht. Und ihm ist durchaus bewusst, dass manch einer darüber spottet: "Böse Zungen sagen mir ja nach, ich hätte es zu Ruhm gebracht, ohne je dafür gearbeitet zu haben", sagt er. Ganz falsch sei das ja auch nicht, fügt er hinzu. Ganze anderthalb Druckseiten füllt Higgs' bahnbrechender Artikel, vier Formeln finden sich darin, mehr nicht.

Im Grunde hat sich Higgs nur einen einfachen mathematischen Trick ausgedacht - der allerdings hatte es in sich. Für die Physiker ist er bis heute von fundamentaler Wichtigkeit. Denn er half ihnen, das Phänomen der Masse zu verstehen.

Ohne den Trick des Außenseiters aus Schottland nämlich waren die Gleichungen der Teilchenphysik langweilig und öde: Sie beschrieben ein Universum, das ausschließlich von masselosen Teilchen bevölkert ist. Ohne Masse aber entstehen weder Sterne noch Planeten, und Menschen kommen in einer solchen Welt schon gar nicht vor.

Um dieser Ödnis Leben einzuhauchen, schlug Higgs vor, das Universum sei von einer Art Brei aus unsichtbaren Teilchen ausgefüllt. Alle Materie, die sich durch dieses Fluidum bewegt, wird dabei ein wenig von diesem Brei mit sich reißen - die so erzwungene Trägheit verleiht den Teilchen Masse.

Um sich diesen Mitnahmeeffekt vorzustellen, vergleicht der Cern-Theoretiker John Ellis das Universum mit einer Wattlandschaft: "Die Teilchen haben sozusagen Schuhe, an denen der Schlick kleben bleibt", sagt er.

Mit seinem Trick hatte Higgs den Physikern ein Werkzeug geliefert, mit dessen Hilfe sie ihre Gleichungen reparieren konnten. So gelang es ihnen nun, jenes Standardmodell der Materie zu formulieren, das bis heute das Weltbild der Physik darstellt. Jetzt galt es nur noch, die ominösen Higgs-Teilchen auch nachzuweisen.

Dass ein Teilchen zunächst nur auf dem Papier und dann erst im Labor gefunden wird, ist in der Physik nichts Ungewöhnliches. Bei der Antimaterie lagen vier Jahre zwischen Idee und Entdeckung, beim Neutrino über 20 Jahre. Doch noch nie hat es so lange wie beim Higgs gedauert: Die Fahndung nach ihm wurde zur größten Teilchenjagd der Physikgeschichte.

Immer leistungsstärkere Beschleuniger verbuddelten die Forscher im Untergrund; mit immer größerer Wucht ließen sie darin Elektronen, Protonen oder deren Antiteilchen aufeinanderkrachen; zu immer höheren Energien stießen sie dabei vor.

Charm, Bottom, Top: Eines nach dem anderen wurden die Quarks entdeckt, genau wie es die Theoretiker vorhergesagt hatten. Myon, Tau und Tau-Neutrino - früher oder später fand sich jeder Baustein der Materie ein (siehe Grafik). Nur ein Teilchen blieb verborgen: das Higgs.

Hatte sich der Brite geirrt? Ist die Masse doch auf andere Weise in die Welt gekommen?

Vor elf Jahren schien es schon einmal, als sei es nun endlich so weit: Am Cern glaubten die Physiker im damaligen Beschleuniger namens Lep einen flüchtigen Blick auf das Higgs-Teilchen erhascht zu haben. Bei der etwas über 100fachen Energie eines Protons glaubten sie ein - wenngleich sehr schwaches - Signal in ihren Daten erkennen zu können.

Doch die Cern-Leitung billigte den Higgs-Jägern am Lep die nötige Zeit nicht zu, der Sache auf den Grund zu gehen. Der Bau einer größeren Teilchenschleuder war geplant, die alte musste dafür weichen. Für die Dauer eines ganzen Jahrzehnts mussten die Cern-Physiker der Konkurrenz in Amerika das Feld überlassen. Die setzte die Jagd nach dem Higgs am Tevatron nahe Chicago fort.

Während die Arbeiten am Superbeschleuniger LHC in Genf voranschritten, mussten die Forscher zusehen, wie sich die Rivalen am Tevatron Schritt um Schritt vortasteten. Würden die Amerikaner ihnen die Trophäe auf der Zielgeraden wegschnappen? Diese Sorge ist inzwischen Vergangenheit. Seit Oktober ist das Tevatron abgeschaltet.

Das Kraftzentrum der Hochenergiephysik hat sich damit verlagert: Rund 70 Jahre lang, seit dem Manhattan-Projekt zum Bau der Atombombe, lag es jenseits des Atlantiks. Die Entdeckung des Higgs-Teilchens soll nun die Zeitenwende einläuten: Die Physik des 21. Jahrhunderts wird im alten Kontinent formuliert. Wer mitschreiben will, muss nach Genf fahren.

Der Wettbewerb, in dem einst Forscher auf beiden Seiten des Ozeans miteinander standen, findet nun nur noch innerhalb des Cern statt. Zwei riesige Detektoren, Atlas und CMS, wetteifern darum, als erste das Higgs zu sichten. "Die Konkurrenz stachelt an", sagt Cern-Chef Heuer.

Beide Forschergruppen benutzen denselben Protonenstrahl, beide residieren im Gebäude 40 auf dem Cern-Gelände. Im kreisrunden Atrium prallen sie aufeinander: Rechts vom Eingang prangt das Logo des Atlas-Experiments, links hat die CMS-Gruppe ein Foto ihres Detektors in Echtgröße aufgehängt: Fünf Stockwerke hoch fordert es jetzt die Konkurrenz von gegenüber heraus.

Am Dienstag präsentierten sich die beiden Gruppen denn auch merklich unterschiedlich. Der Ton der Atlas-Leute klang eher vorsichtig-gedämpft: "Einen richtigen Heureka-Moment haben wir beim Higgs nicht, dafür hat die Suche zu lange gedauert", sagte Max-Planck-Forscher Bethke. Guido Tonelli vom CMS dagegen, ein lebhafter Italiener von der Universität Pisa, gab sich enthusiastischer: "Das Gefühl, dass wir vor einem Durchbruch stehen, hatte ich das erste Mal am 8. November, an meinem Geburtstag."

Beide Forschergruppen stehen vor der Herausforderung, aus dem Gewitter der Teilchen, die aus dem Beschleuniger in ihre Detektoren regnen, jene wenigen herauszufinden, die vom Zerfall eines Higgs-Teilchens herrühren könnten. Fast scheint es dabei, als habe die Natur ihr Möglichstes getan, um ihre Neugier zu narren. Denn nirgends ist die Suche schwieriger als im Energiebereich von etwa 125 Protonenmassen, in dem die Forscher die Beute jetzt geortet zu haben glauben.

Der Theorie zufolge entstehen die Higgs-Teilchen im Minutentakt, doch die überwältigende Mehrzahl von ihnen geht unwiederbringlich im Teilchenschauer unter. Nur etwa jedes tausendste Higgs zerfällt in hochenergetische Gammaquanten - und dies, so die Hoffnung der Forscher, sind die seltenen Momente, in denen es sich verraten könnte.

Noch allerdings ist die Zahl solcher Ereignisse zu gering, als das die Physiker ihrer Sache sicher sein könnten. Doch immerhin stimmt sie zuversichtlich, dass die Atlas-Forscher ganz ähnliche Signale sehen wie ihre Kollegen von CMS. Bis spätestens zum Ende nächsten Jahres, da sind sich beide Gruppen einig, sollte Gewissheit herzustellen sein: "Sein oder Nichtsein. In einem Jahr werden wir die Shakespeare-Frage beantworten können", verkündet Heuer.

Und dann? Wird dann der große Katzenjammer folgen, wenn alles gefunden ist, was es zu finden gab?

Heuer wäre ein schlechter Laborchef, wenn er auf diese Fragen keine Antwort wüsste. Für ihn ist, was wie der Schlusspunkt einer jahrzehntelangen Teilchenjagd anmutet, der Startschuss für eine neue Ära. Rund 80 Jahre lang ging es darum, zu finden, was die Theoretiker längst vorhergesagt hatten. Nun wollen Heuer und seine Kollegen aufbrechen, echtes Neuland zu erkunden.

Zwar haben die Theoretiker längst auch in das Terrain jenseits des Standardmodells Stoßtrupps ausgesandt. An Ideen, was die Welt in ihrem Innersten zusammenhält, mangelt es ihnen nicht: Von versteckten Zusatzdimensionen, Superstrings und Paralleluniversen ist die Rede.

Doch all diese Gedankenspiele bewegen sich im Reich der Spekulation. Ohne handfeste Labordaten kommen die Theoretiker nicht weiter.

Die soll nun der LHC in Genf liefern. Das Rätsel, das es als nächstes anzupacken gilt, gibt dabei Cern-Chef Heuer vor: "Das Universum besteht nur zu vier Prozent aus sichtbarer Materie, der Rest ist dunkle Energie und dunkle Materie." Fabiola Gianotti, die Sprecherin des Atlas-Experiments, drückt es poetisch aus: "Was wir wissen, gleicht einem Tropfen, was wir nicht wissen, einem Ozean."

Einen Kandidaten, woraus die dunkle Materie bestehen könnte, haben die Forscher bereits im Auge: Er trägt den melodischen Namen Neutralino.

Dieses Partikelchen entstammt einer Überlegung, die davon ausgeht, dass jedes Teilchen noch einen versteckten Partner hat. "Supersymmetrie" oder verniedlicht "Susy" heißt diese Idee.

Einer dieser Susy-Partner, das besagte Neutralino, hat der Theorie zufolge ebenjene Eigenschaften, die der dunklen Materie zugeschrieben werden. Deshalb steht es ganz oben auf der To-do-Liste der LHC-Physiker.

Ganz nebenbei ließe sich so auch die Higgs-Jagd neu beleben. Denn die SusyTheorien bescheren nicht nur den Quarks, Elektronen und Neutrinos neue Partner, in ihnen spuken auch weitere Higgs-Teilchen umher - mindestens fünf, sagen die Theoretiker.