Wissenschaftlicher Akt in zwei Teilen…

Posted on Updated on

Auf der Suche nach dem “Schluckaufteilchen”… das Higgs-Boson!

Was muss passieren, dass in der Schweiz die Sektkorken knallen und Nerds sich auf der ganzen Welt froehlich stimmen? Genau, es bedarf einer wissenschaftlichen Entdeckung der Superlative die der gemeine Bildleser nicht versteht. Ein solcher Fall ist nun eingetreten und es wird also gefeiert am CERN, denn einer der Gruende fuer dessen Existenz ist nun offensichtlich eingetreten: Man hat, moeglicherweise, das Higgs-Boson gefunden! Wuuuaaaaahh… wie jetzt, keiner feiert mit? Na gut dann mal etwas Vorspiel:

Eines der fundamentalsten Probleme des so genannten Standardmodells der Physik ist die Klaerung der Frage warum etwas Masse besitzt. Wie wir hoffentlich alle wissen, sollten, bestehen wir, die Erde und das Migraenestaebchen des gemeinen Nazis aus vielen vielen Teilchen, Protonen, Neutronen, Elektronen usw. usf.. Und allen gemeinsam ist irgendwie, dass sie Masse besitzen was quasi Grund fuer die Kopfschmerzen nach einer Behandlung mit dem Migraenestaebchen ist. Nun ist das Problem aber zu erklaeren warum es Masse besitzt. Vor knapp 50 Jahren praesentierte ein junger Englaender names Peter Higgs (1964) mit dem nach ihm benannten Higgs-Feld eine Loesung fuer das Problem. Die grundlegende Idee dahinter ist, dass das Higgs-Feld den Teilchen kurz nach dem Urknall Masse verliehen hat und man als Existenzbestaetigung dieses Feldes unter bestimmten Vorraussetzungen das Higgs-Boson finden muesste. Alleine war er damit nicht, denn es gab im selben Jahr unabhaengig aehnliche Loesungsvorschlaege von Englert und Brout (1964) sowie Guralnik, Hagen und Kibble (1964). Allen gemein war allerdings, dass ihre Loesungen allesamt nicht experimentell nachweisbar waren was im positivistischen Wissenschaftsverstaendnis nicht die beste Voraussetzung fuer Glaubwuerdigkeit ist. Der damals noch junge Peter Higgs wurde dafuer auch ordentlich kritisiert, unter anderem soll Werner Heisenberg dem frischen Doktoranden vorgeschlagen haben sich noch mal mit den Grundlagen der Physik auseinander zu setzen.

Nun allerdings, 50 Jahre spaeter hat man was gefunden. Heureka! Aber moment, ich schrieb ja man hat moeglicherweise das Higgs–Boson gefunden! Nun das Problem mit dem Higgs-Boson ist, dass es extreme schwer zu finden ist. Man kann es nicht genau beobachten sondern quasi nur ueber Indizienbeweise. Diese Indizien sind laut der Theorie bestimmte, sehr kurzlebige Teilchen die nur unter bestimmten Bedingungen entstehen. Darum baute man das CERN und den dazugehoerigen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) um die notwendigen Energien zu erzeugen. Man schoss Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit aufeinander um so die Energien in der Zeit des Urknalls zu simmulieren und hoffte dass innerhalb dieser Lichtblitze diese kurzlebigen vorhergesagten Teilchen aufblitzen. Das Problem daran ist, dass man eben grosse Energien dafuer braucht, deshalb ein LHC, es unheimlich schwer ist diese kurzlebigen Teilchen zu messen und das die nicht nur durch das Higgs-Boson erklaert werden koennen. Aus diesem Grund muss man erst einmal ganz viele Tests machen um ueberhaupt eine statistische Signifikanz zu erhalten die die Entdeckung von irgendwas zeigt. Erste Anzeichen dafuer, dass es sowas gibt gab es naemlich bereits letztes Jahr im Dezember (Freistetter, 2011). Das da was ist bedeutet aber noch nicht, dass es sich dabei wirklich um das Higgs-Boson handelt, zumal es neben dem Standardmodell noch ein paar andere Erklaerungsmoeglichkeiten gibt bzw. man vielleicht auch einfach auf ein vollkommen neues und anderes Teilchen gestossen sein koennte wie Gast (2012) zeigt. Die Physiker sind da also ein bisschen kleinlich aber der Leiter vom CERN Rolf-Dieter Heuer gibt sich zuversichtlich. Etwas besser beschreiben kann das sowieso der Florian Freistetter (2012a, 2012b) auf seinem Blog.

Sollte es sich also bestaetigen, dass es sich hierbei um das Higgs-Boson handelt womit eine der wichtigen Fragen im Zusammenhang mit dem Standardmodell beantwortet und gleichzeitig eine Million neuer aufgeworfen wird, so stehen wir vor eine wissenschaftlichen Sensation, eine der bedeutensten Entdeckungen der letzten Jahrzehnten. Immerhin hat Peter Higgs bei der Bekanntgabe am CERN vor ein paar Tagen die eine oder andere Traene vergossen. Und genau das ist doch ein Grund zu feiern!

Wissenschaft rockt!

Vorrausgesetzt allet stimmt und durften wir einen besonderen Moment in der Geschichte beiwohnen, das darf man so sagen. Eine Festigung des Standardmodells, welches unser Verstaendnis fuer das Universum und letzten Endes uns selbst traegt. Das ist schon spektakulaer! Gut, meine Eltern haben die Mondlandung miterlebt, etwas was irgendwie schon eindrucksvoller ist. Vielleicht werde ich mit Glueck noch den ersten Menschen auf dem Mars miterleben aber drauf wetten wuerde ich nicht! Aber ist sowas wirklich ein einzigartiger Moment in einem Leben? Die Mondlandung, die Entdeckung des Higgs-Teilchens? Oder lebe ich in einer Zeit voller cooler aber leider stiller wissenschaftlicher Entdeckungen? Gut die Frage war jetzt rhetorisch… Denn tatsaechlich passieren spannende Entdeckungen ziemlich haeufig und ich hab mir mal die Muehe gemacht zu gucken was so alles seit meiner Geburt passiert ist ohne Vollstaendigkeit zu reklamieren. Besonders die ollen Biochemiker sind da ganz fleissig gewesen.

Ich wurde also im Jahr 1984 geboren und renne somit der 30 entgegen. Im selben Jahr entwickelte Kary Mullis die so genannte Polymerase-Kettenreaktion mit dessen Hilfe man Virusinfektionen und Erbkrankheiten erkennen und Klonen von Genen machen kann. Er behauptet uebrigens, dass er ohne seine Experimente mit LSD niemals auf die Idee dazu gekommen waere. Ausserdem fanden Richard Leakey und Alan Walker den so genannten Turkana Boy, ein 1,6 Millionen Jahre altes Skelett der Gattung Homo erectus.

Ueberspringen wir ein paar eher unwichtige Entdeckungen und ein Jahr, so landen wir im Jahr 1986 in dem Karl Alexander Müller und Johannes Georg Bednorz die Supraleitung in keramischen Materialien entdeckten. Im folgenden Jahr, zeigten Rebecca L. Cann, Mark Stoneking und Allan C. Wilson anhand ihrer Arbeit mit Mitochondrien, dass wir Menschen gemeinsame Vorfahren aus Afrika haben und bestaetigte somit die Out-of-Africa-Theorie. Ausserdem explodierte im selben Jahr mit SN 1987A die der Erde am naechstgelegende Supernova in der Großen Magellanschen Wolke rund 157.000 Lichtjahre entfernt.

Ein Sprung ins Jahr 1989 in dem die NASA den Sateliten Cosmic Background Explorer ins All schickte um die kosmische Hintergrundstrahlung zu messen. Und das war natuerlich ein voller Erfolg und brachte das bekannte bunte Bild.

Im Jahr 1990 injizierte William French Anderson das erste Mal modifizierte Gene in ein vierjaehriges Maedchen um deren Immunstoerungskrankheit zu therapieren. Im selben Jahr schickten die NASA und ESA das Hubble Teleskop in den Orbit.

1991 entdeckte Sumio Iijima die Nanotubes. Diese will Michio Kaku benutzen um Lichtschwerter zu bauen.

1993 entdeckte James William Schopf in Australien das mit 3,5 Milliarden Jahren aelteste einzellige Fossil der Welt. Im selben Jahr veroeffentlicht Dean Hamer seine sehr umstrittene Theorie die besagt Homosexualitaet sei genetisch bedingt.

Nun kommt 1995, das Jahr in dem Craig Venter der/die/das Haemophilus influenzae genetisch entschluesselte, Michel Mayor und Didier Queloz konnten den ersten extrasolaren Planeten nachweisen und Eric Cornell, Carl Wieman und Wolfgang Ketterle konnten das erste Bose-Einstein-Kondensat herstellen. Und natuerlich sollte man die Entdeckung des Top-Quark im Fermilab nicht vergessen, immerhin ist das mit der Higgs-Boson-Entdeckung im Cern vergleichbar.

1997 wurde das Schaf Dolly von Ian Wilmut und Keith Campbell geklont, das erste Saeugetier was aus Zellen erwachsener Tiere geklont wurde, welches uebrigens 2003 starb. Im selben Jahr, also 1997, stellte Mercedes Benz mit dem NeBus den ersten brennstoffzellenbetriebenden Bus vor der im Stadtverkehr eingesetzt konnte.

Im Jahr 1998 stellten Gerson Goldhaber und Saul Perlmutter fest, dass sich das Universum mit zunehmender Geschwindigkeit ausbreitet. Darueber werde ich noch einmal was kleines schreiben! Und der alternden Maennerwelt wurde Viagra geschenkt.

Im Jahr 2000 zeigten sowohl Karl Gebhardt, John Kormendy und Douglas Richstone als auch Laura Ferrarese und David Merritt, dass Quasare schwarze Loecher sein koennten. Das bedeutet, dass in den Zentren aktiver Galaxien supermassive schwarze Loecher sitzen.

2001 veroeffentlichten Craig Venters Celera Corporation und das Human Genome Project die komplette Entschluesselung des menschlichen Genoms. Des Weiteren implantierten Laman Gray und Robert Dowling einem 71 jaehrigen Patienten ein kuenstliches Herz mit dem dieser 17 Monate weiter lebte, was zu einem Weltrekord wurde. Zusammen genommen ist die ganze kuenstliche Herzforschung enorm interessant. Und Apple schenkte uns das iPod, welches ich jetzt nicht verlinke weil jeder das kennt.

2002 entwickelte Manindra Agrawal eine Methode zur Erkennung ob eine Zahl eine Primzahl ist oder nicht. Sowas muss ja auch mal erwaehnt werden.

Obwohl bereits frueher erwaehnt usw., entwickelte der ungarische Architekt Aron Losonczi den ersten wirklich gut einsetzbaren transparenten Beton in 2004. Ein Traum wird wahr fuer die Spanner, baut man nun einfach Badezimmer und Duschen mit dem Lichtbeton.

2007 schaffte es James Thomson normale Hautzellen so umzuprogrammieren, dass sie wie embryonalen Stammzellen arbeiten bzw. verhalten. Wenn das mal kein Potenzial hat.

2010 meldete sich Craig Venter erneut zu Wort und meldete die Erschaffung der ersten synthetischen bakteriellen Zelle. Das wird seinem ohnehin schon grossen Ego noch mehr schmeicheln.

Ja und nun, 2012, stehen wir von einer neuen Entdeckung. Es wird also nie langweilig und was ich bisher ausgelassen habe kann man unter anderem noch bei sciencetimeline (n.d.) nachlesen. Damit war ich ja bei einigen aufregenden Sachen Zeitzeuge.

Quellen:

Englert, F., & Brout, R. (1964). Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons. Physical Review Letters, 13(9), 321-323.

Freistetter, F. (2011, December 13.). Die suche nach dem higgs-teilchen endet 2012 [web log post]. Retrieved from http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/12/die-suche-nach-dem-higgsteilchen-endet-2012.php

Freistetter, F. (2012a, July 4.). Hat man das higgs-teilchen jetzt entdeckt? Oder nicht? Oder was? [web log post]. Retrieved from http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/07/hat-man-das-higgs-jetzt-entdeckt-oder-was.php

Freistetter, F. (2012b, July 2.). Ist das higgs-teilchen endlich entdeckt worden? [web log post]. Retrieved from http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/07/ist-das-higgs-teilchen-endlich-entdeckt-worden.php

Gast, R. (2012). Entdeckung der higgs-hype vertuscht die wahrheit. Retrieved July 9., 2012, from http://www.zeit.de/wissen/2012-07/higgs-teilchen-cern-kommentar

Guralnik, G., Hagen, C., & Kibble, T. (1964). Global conservation laws and massless particles. Physical Review Letters, 13(20), 585-587.

Higgs, P. W. (1964). Broken symmetries and the masses of gauge bosons. Physical Review Letters, 13(16), 508-509.

sciencetimeline. (n.d.). Marks in the evolution of western thinking about nature. Retrieved July 9., 2012, from www.sciencetimeline.net

2 thoughts on “Wissenschaftlicher Akt in zwei Teilen…

    Dillerbse said:
    July 9, 2012 at 7:49 pm

    Super interessanter Blogeintrag!
    Aber etwas ist mir ins Auge gesprungen: Du schreibst 1986 hätte es eine Supernova gegeben, die etwa 157.000 Lichtjahre entfernt gewesen sei. Ergo war diese Explosion doch auch ca. 157.000 Jahre vor 1986, oder?

      imkom responded:
      July 9, 2012 at 10:23 pm

      Ja das stimmt natuerlich… sie ist technisch schon ne Weile her aber wurde erst 1986 gesehen… bissle geschummelt ich weiss =)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s