Zürich/Genf – Es ist auch schon wieder rund zwei Jahre her, dass Physiker am Zentrum für Europäische Teilchenphysik (CERN) in Genf – genauer: am Large Hadron Collider (LHC) – die ersten Beweise für die Existenz des Higgs-Teilchens lieferten. Die Ergebnisse verdichteten sich immer mehr und waren schließlich so überzeugend, dass Anfang Oktober 2013 den theoretischen Physikern François Englert und Peter Higgs der Nobelpreis für Physik 2013 zuerkannt wurde.

Ganz klar ist allerdings nach wie vor nicht, ob sich das gefundene Higgs-Boson exakt so verhält wie von Higgs und Englert vor einem halben Jahrhundert theoretisch vorhergesagt. Tut es das, dann wäre das auch eine weitere Bestätigung des sogenannten Standardmodells der Teilchenphysik. Jüngste Auswertungen der Daten aus 2011und 2012 deuten nun genau darauf hin.

Zerfall in Fermionen bestätigt

Bisher konnte das Higgs-Teilchen erst durch den Zerfall in Bosonen nachgewiesen werden – laut Standardmodell wäre das aber nicht der einzige Zerfallsmodus. Tatsächlich ist es nun Physikern des sogenannten CMS-Experiments am Large Hadron Collider (LHC) am CERN erstmals gelungen, den direkten Zerfall des Higgs-Teilchens auch in sogenannte in Fermionen nachzuweisen. Die Fermionen bilden als eine Gruppe der Elementarteilchen die Materie, während Bosonen als Träger von Kräften zwischen den Fermionen vermitteln.

Gemäß Standardmodell der Teilchenphysik muss sich die Stärke der Wechselwirkung der Fermionen mit dem Higgs-Feld proportional zu ihrer Masse verhalten. "Diese Voraussage wurde bestätigt", erklärt Vincenzo Chiochia vom Physikinstitut der Universität Zürich, dessen Gruppe an der Auswertung der Daten mitgearbeitet und sie im Fachblatt "Nature Physics" publiziert hat. Damit könnten die Physiker gewisse Theorien ausschließen, die davon ausgingen, dass das Higgs-Teilchen nur in bestimmte Arten von Teilchen zerfällt, so Chiochia. Umgekehrt sei das ein "starker Hinweis darauf, dass sich das 2012 entdeckte Teilchen tatsächlich wie das in der Theorie postulierte Higgs-Teilchen verhält".

Daten aus 2011 und 2012

Die Forschenden analysierten die Daten, die von 2011 bis 2012 am LHC gesammelt wurden. Sie kombinierten dabei die Auswertungen zu Zerfällen des Higgs-Teilchens in Bottom-Quarks und in Tau-Leptonen, die beide zur Teilchen-Gruppe der Fermionen gehören. Die Ergebnisse zeigen, dass es im Masse-Bereich des Higgs-Teilchens von 125 Gigaelektronenvolt (GeV) zu einer Häufung dieser Zerfälle kommt, und zwar mit einer Signifikanz von 3,8 Sigma. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit, dass die Häufung allein auf Grund zufälliger Hintergrundprozesse zustande kommt, liegt bei etwa eins zu 14.000. In der Teilchenphysik geht man ab einer Signifikanz von 5 Sigma von einer bestätigten Entdeckung aus. (tasch, derStandard.at, 23.6.2014)