Die Illustration zeigt zwei Forschende, die auf das Standardmodell der Teilchenphysik, schauen.
Illustration: Laura Vogiatzis

10 Jahre Higgs Am 04. Juli 2012 wurde die Entdeckung des Higgs-Teilchens verkündet. Viele Forschungsinstitute aus Deutschland bieten anlässlich des 10-jährigen Jubiläums der Entdeckung öffentliche Veranstaltungen an.

Veranstaltungskalender
Das Jubiläumslogo zum 10-jährigen Jubiläum der Higgs-Entdeckung.

Sensationen sind in der Wissenschaft selten – aber die Entdeckung des Higgs-Teilchens am Large Hadron Collider (LHC) war eine. „Ich glaube, wir haben es!“, freute sich der damalige CERN-Generaldirektor Rolf Heuer am 04. Juli 2012 vor laufenden Kameras im prall gefüllten Hörsaal. Die ganze Physikwelt feierte den Erfolg einer fast 50 Jahre langen, abenteuerlichen Suche. Aber mit der Entdeckung fing die Arbeit erst richtig an...

Das Higgs-Teilchen und der Ursprung der Masse

Was macht dieses Teilchen so besonders? Es war das letzte noch fehlende Teil im Standardmodell der Teilchenphysik, dem fundamentalen Regelwerk der kleinsten Bausteine der Materie, das alle Eigenschaften dieser Bausteine und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken, beschreibt. Im Jahr 1964 wurde das Higgs-Teilchen von Peter Higgs vorhergesagt als eine Anregung des Brout-Englert-Higgs-Feldes (BEH-Feld), benannt nach den drei theoretischen Physikern Peter Higgs, Robert Brout und François Englert, die es postuliert und erdacht haben. Dieses Feld verleiht allen anderen Teilchen ihre Masse. Kein Higgs – keine Welt, wie wir sie kennen.

Um zu verstehen, wie dieses Feld anderen Teilchen eine Masse geben kann, muss man sich vorstellen, dass das ganze Universum von eben diesem Feld durchzogen ist. Verschiedene Teilchen verhalten sich unterschiedlich im Feld: manche reagieren kaum bis gar nicht und fliegen einfach hindurch. Diese Teilchen nehmen wir als masselos oder zumindest sehr leicht wahr. Manche interagieren wiederum stark, sodass wir diese Teilchen als schwer wahrnehmen - sie haben viel Masse. 

Hier sieht man einen Higgs-Zerfall. Das Bild zeigt ein Event-Display vom CMS-Experiment.
Foto © Thomas Mc Cauley | CMS collaboration

Detektivarbeit mit Teilchenspuren

Nur: wie findet man eigentlich Teilchen? Hier kommt der Large Hadron Collider ins Spiel. Der riesige Beschleuniger am Forschungszentrum CERN bei Genf schleudert Teilchen aufeinander, und hochkomplexe Detektoren zeichnen auf, was bei den Kollisionen passiert. Daraus können Wissenschaftler*innen, darunter sehr viele aus Deutschland, Rückschlüsse darauf ziehen, welche Teilchen es gibt.

Das Higgs-Teilchen selbst bleibt allerdings unsichtbar, weil es in Bruchteilen von Sekunden in andere Teilchen zerfällt. Nur diese Teilchen oder diejenigen, in die sie wiederum selbst zerfallen, sind in den Detektoren zu sehen. Diese riesigen Kameras machen bis zu 40 Millionen hochpräzise Bilder pro Sekunde, und ausgeklügelte Rechenvorgänge suchen daraus diejenigen heraus, auf denen interessante Teilchenspuren zu sehen sind. Erst als sie genug von diesen Bildern gesammelt und ihre Ergebnisse miteinander verglichen haben, waren die Forschenden sicher, dem Higgs-Teilchen auf die Spur gekommen zu sein.

Higgs... und weiter?

Die Entdeckung vor zehn Jahren war allerdings erst der Anfang einer detaillierten Untersuchung des Higgs-Teilchens und der neuen Bereiche, die seine Entdeckung erschlossen hat. Mit seiner Hilfe bekommen die Forschenden eine ganz neue Sicht auf die Welt der kleinsten Teilchen. Einerseits überprüfen sie, ob das Higgs selbst den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik entspricht oder Überraschungen in petto hat. Andererseits suchen sie auch nach Hinweisen auf neue, bisher unbekannte Prozesse. So könnte das Higgs zum Beispiel in Teilchen zerfallen, die im Detektor unsichtbar bleiben – das könnte die heißgesuchte Dunkle Materie sein. Andererseits könnten Zerfälle, die von der Theorie abweichen, neue Erklärungen für das Zusammenspiel von Teilchen und Kräften im Universum liefern – letzten Endes also über die Geschichte unseres Universums.

Allerdings steht die Forschung hier, trotz der zehn Jahre intensivster Untersuchungen und Analysen, noch fast am Anfang. Bisher hält sich das Higgs an seine Vorhersagen, was aber daran liegen könnte, dass für die seltenen Prozesse noch nicht genügend Daten vorliegen. Das wird sich ändern, wenn der Large Hadron Collider nach seiner Umbaupause wieder bei voller Leistung läuft, denn er wird dann noch mehr Daten als vorher produzieren. Das Fernziel der Physikwelt ist eine sogenannte „Higgs-Fabrik“, die die vom LHC aufgeworfenen Fragen und anskizzierten Antworten detailliert beantworten kann.

Der ATLAS-Teilchendetektor wird modernisiert, um neue Messungen durchführen zu können.
Foto © Maximilien Brice | CERN

Mehr Daten für das Higgs

Nach einer über dreijährigen Umbaupause ist der Large Hadron Collider seit diesem Frühjahr wieder in Betrieb. Dank der Reparatur- und Umbauarbeiten am Beschleuniger soll er von nun an für noch höhere Kollisionsenergien und noch mehr Kollisionen sorgen. Auch die Detektoren, an denen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt beteiligen, haben während der Pause Upgrades bekommen und sind bereit für die Teilchen, die ihnen der Beschleuniger liefert.

"Das Higgs-Teilchen ist bei weitem das mysteriöseste aller Teilchen, die wir kennen", sagt Beate Heinemann, Professorin für Experimentelle Teilchenphysik an der Universität Freiburg und Direktorin für den Bereich Teilchenphysik bei DESY. "Wir haben zwar in diesen zehn Jahren schon wahnsinnig viel erfahren über das Higgs-Teilchen, aber benötigen wesentlich mehr Daten, um ein tiefes Verständnis seiner Rolle im Universum zu bekommen."

Neben den Rätseln, die das Higgs bereithält, versuchen die Forschenden auch der Dunklen Materie auf die Spur zu kommen, herauszufinden, wo die Antimaterie geblieben ist und wie unser Universum kurz nach dem Urknall ausgesehen hat.

 

 

Happy Higgs Discovery Day – wir laden Sie ein!

Sie wollen gern mehr über das Abenteuer der Higgs-Entdeckung wissen? Sie wüssten gern, was dieses Teilchen in Ihrem Alltag für eine Rolle spielt oder würden sich einfach gern mal mit einer Forscherin oder einem Forscher über Teilchenphysik allgemein unterhalten?

Universitäten und Forschungsinstitute in ganz Deutschland planen rund um den Tag des Higgs-Jubiläums eigene Vorträge, Ausstellungen und Virtual Visits zum Higgs und all der anderen spannenden Forschung, die am LHC betrieben wird. Vielleicht findet ja auch etwas in Ihrer Nähe statt?

Die Veranstaltungsliste ist alphabetisch nach den Namen der Veranstaltungsorte sortiert.

BIick in einen Hörsaal an der RWTH Aachen.
Foto © L. Feld | RWTH

Vortrag + Diskussion: 10 Jahre Higgs

Das CERN, die RWTH und der Ursprung der Masse

Foto von Prof. Dr. Cigdem Issever, Humboldt Universität Berlin
Foto © Gesine Born

Vortrag: Zehnjähriges Jubiläum der Higgs-Entdeckung – Die Erfolgsgeschichte des Large Hadron Colliders

Anlässlich des 10-jährigen Higgs-Jubiläums wird Prof. Cigdem Issever einen Abendvortrag zur Physik des Large Hadron Colliders halten.

Hier sieht man einen Higgs-Zerfall. Das Bild zeigt ein Event-Display vom CMS-Experiment.
Foto © McCauley | CMS

Vortrag: Massen für Elementarteilchen und offene Fragen der Teilchenphysik

In diesem öffentlichen Vortrag werden anlässlich des 10-jährigen Jubiläums der experimentellen Entdeckung des Higgs-Teilchens die Grundzüge des Standardmodells der Teilchenphysik verständlich dargestellt.

Im Rahmen der Bonner Higgs10-Veranstaltung wird es eine Live-Schalte zum CERN geben.
Foto © Universität Bonn

Vortrag: Wie die Masse in die Welt kam - ein Teilchen verrät es!

Viele Bonner Physiker*innen forschen an ATLAS, einem der zwei LHC Experimente, die vor 10 Jahren die Entdeckung des Higgs-Teilchens verkündeten. In einem allgemeinverständlichen Vortrag wird erklärt, wie das Higgs-Feld Elektronen, Quarks & Co. ihre Masse verleiht und was das Higgs-Teilchen über diesen Mechanismus verrät.

Kleine Forscher auf den Spuren des Higgs Teilchens - Ein Angebot für Kitakinder im Vorschulalter
Foto © Universität Bonn

Experimentierstationen: Kleine Forscher auf den Spuren des Higgs Teilchens

Bei diesem einstündigen Workshop erwarten die Kinder Stationen mit Experimenten rund um die Teilchenphysik zum Staunen und Selbermachen. Gemeinsam mit Studierenden der Universität Bonn bauen die Kinder einen Teilchenbeschleuniger nach und gehen mit echten Detektoren auf die Suche nach den kleinsten Teilchen, um zu begreifen "was die Welt im Innersten zusammenhält". Das Angebot richtet sich jeweils an eine Gruppe von 10-15 Vorschulkindern mit ihren Erzieher*innen.

Entdecken sie die spannenden Technologien in den Laboren der Bonner Teilchenphysik.
Foto © Universität Bonn

Führung: Gespräche mit Wissenschaftler*innen und Laborbesichtigungen

Wir laden alle Interessierten herzlich ein, im Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik mit Bonner Physiker*innen ins Gespräch zu kommen. Dabei wird es Gelegenheit geben, einen Blick in die Labore zu werfen, in denen an Teilen der Detektoren der LHC Experimente ALICE, ATLAS und LHCb gearbeitet wird.

Illustration des Higgs-Feldes
Foto © CERN / Daniel Dominguez

Workshops: Masterclass und Nebelkammer

Vor zehn Jahren, am 04. Juli 2012, gaben Wissenschaftler*innen des CERN bekannt, dass es Ihnen nach über 40 Jahren Suche gelungen war, das bis dahin nur theoretisch vorhergesagte Higgs-Teilchen zu entdecken. Anlässlich des 10-jährigen Jubiläums dieser wichtigen Entdeckung, bietet der Lehrstuhl für Experimentelle Hadronenphysik an der Fakultät für Physik und Astronomie am 04. Juli 2022 zwei Veranstaltungen für interessierte Hobbyforscher*innen an.

Simulation einer Proton-Proton-Kollision
Foto © CERN

Vorträge: Ohne Higgs wär' alles nix

Das Institut für Kern- und Teilchenphysik (IKTP) der TU Dresden lädt alle Interessierten ein, den 10. Jahrestag der Entdeckung mit Vorträgen zu Theorie, Entdeckung und Zukunft der Forschung zu begehen und in Austausch mit den Forschenden zu kommen.

Hier sieht man den Tunnel der mobilen Ausstellung Urknall Unterwegs.
Foto © Weltmaschine

Ausstellung: Urknall Unterwegs

Das Institut für Kern- und Teilchenphysik (IKTP) der TU Dresden lädt alle Interessierten ein, die mobile Ausstellung "Urknall Unterwegs" zu besuchen. Die Besucher*innen können hier die Geschichte des Universums erkunden und entdecken, wohin es sich entwickelt.

Das Bild zeigt eine Teilchenkollision.
Foto © ATLAS Collaboration

Vorträge + Virtual Visit: Zehn Jahre Gott(verdammt)es Teilchen

Anlässlich des 10-jährigen Jubiläums der Higgs-Entdeckung veranstaltet das II. Physikalische Institut der Georg-August-Universität Göttingen eine Abendveranstaltung mit umfangreichem Programm.

Overhead view of DESY Hamburg
Foto © DESY

Vorträge + Film: Higgs@10 in Hamburg

Am 4. Juli 2022, genau 10 Jahre nach der Entdeckung des Higgs-Teilchens am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN bei Genf, feiern Hamburger Forschende gemeinsam mit den Menschen aus Hamburg den 10. Geburtstag des Higgs-Teilchens! Die Wissenschaftler*innen geben Einblicke in die im vergangenen Jahrzehnt gewonnenen Erkenntnisse aus der Higgs-Forschung und einen Ausblick auf noch offene spannende Forschungsfragen, auf die auch hier in Hamburg Antworten gesucht werden.

Event Display einer HIggs-Production im ATLAS-Detektor
Foto © ATLAS Collaboration

Vortrag: Vom Higgs-Teilchen zur Suche nach Neuer Physik

Die am 4. Juli 2012 bekannt gegebene Entdeckung des Higgs-Teilchens durch die Experimente ATLAS und CMS am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf stellt einen wichtigen Meilenstein in der Erforschung der fundamentalen Bausteine der Materie und der zwischen ihnen wirkenden Kräfte dar. Wo steht die Teilchenphysik heute, 10 Jahre nach dieser Entdeckung?

Werbebanner der IdeenExpo 2022
Foto © IdeenExpo

Bühnenprogramm: 10 Jahre Higgs-Entdeckung auf der IdeenExpo

Auf der Bildungsmesse "IdeenExpo" in Hannover werden verschiedene Aspekte der Suche nach und der Entdeckung des Higgs-Bosons auf der Innenbühne in Halle 7 beleuchtet. Dabei wird es unter anderem eine Live-Schaltung zum CERN geben.

Porträt von dem theoretischen Physiker und Namensgeber des Higgs-Teilchens, Peter Higgs, vor dem CMS-Experiment
Foto © M. Brice | CERN

Vorträge + Diskussion: 10 Jahre Higgs-Entdeckung

Am 04.07.2022 jährt sich die Entdeckung des Higgs-Teilchens zum 10 Mal. In drei Kurzvorträgen erinnern wir uns an die Entdeckung des Higgs-Teilchens.

Das Bild zeigt eine Teilchenkollision.
Foto © ATLAS collaboration | CERN

Vortrag: Vom Higgs-Teilchen zur Suche nach Neuer Physik

Im Vortrag im Rahmen der Reihe "Physik im Theater" gibt Prof. Dr. Karl Jakobs (Universität Freiburg, von 2017 bis 2021 ATLAS Spokesperson) Einblicke in die faszinierende Forschung am CERN und diskutiert den heutigen Stand, die offenen Fragen sowie Perspektiven.

Prof. Dr. Christian Klein-Bösing und Prof. Dr. Michael Klasen von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster
Foto © Klein-Bösing | WWU

Vortrag: Der heißeste Ort im Universum – von der Sonne bis zum Urknall

Welche Farbe hat das Sonnenlicht? Wie hoch ist die höchste jemals gemessene Temperatur? Und wie heiß war es beim Urknall? Mit diesen Fragen befassen sich Tausende von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Forschungszentrum CERN in Genf. Im 27 Kilometer langen Teilchenbeschleuniger

Prof. Dr. Christian Klein-Bösing und Prof. Dr. Michael Klasen von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster
Foto © Klein-Bösing | WWU

Vortrag: 10 Jahre Higgs-Entdeckung - präzise Antworten und viele neue Fragen

Fast 50 Jahre mussten Peter Higgs und seine Kollegen seit 1964 auf die Entdeckung ihres Elementarteilchens und den Nobelpreis warten. Am 4. Juli 2012 wurde die Entdeckung des Teilchens, das für die Masse im Universum verantwortlich sein soll, am CERN in Genf schließlich verkündet.

Blick in das Foyer des Max-Planck-Instituts für Physik in München.
Foto © B. Wankerl | MPP

Vorträge + Diskussion: Higgs, Higgs, Hurra!

Das Higgs wird 10 Jahre alt. Am 4. Juli 2012 gab das CERN die Entdeckung des Higgs-Bosons bekannt. Es war das letzte noch fehlende Puzzlesteinchen im Standardmodell der Teilchenphysik, das die bekannte Materie im Universum beschreibt.

Foto von dem theoretischen Physiker John Ellis.
Foto © Marcelloni | CERN

Vielfältiges Programm: Das Higgs-Teilchen - der Schlüssel zum Verständnis unserer Welt?

Mit einem Vortrag von Professor John Ellis, einer Masterclass für Schüler*innen und weiteren Veranstaltungen hat die Universität Siegen anlässlich des 10-jährigen Jubiläums der Higgs-Entdeckung ein breites Programm aufgestellt.