Higgs-Mechanismus

Durch den Higgs-Mechanismus wird beschrieben, wie die grundlegende Eigenschaft „Masse“ auf der Ebene der Elementarteilchen zustande kommt. Als zentraler Bestandteil des Standardmodells der Elementarteilchenphysik erklärt der Mechanismus, warum bestimmte Austauschteilchen (die „Eichbosonen“ der schwachen Wechselwirkung) nicht die Masse Null besitzen. Demnach gewinnen sie ihre Masse durch Wechselwirkung mit dem sogenannten Higgs-Feld, welches im ganzen Universum allgegenwärtig ist. Auch die Massen aller anderen (massebehafteten) Elementarteilchen wie Elektronen und Quarks werden hierbei als Folge der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld erklärt. Mit diesem Ansatz wurde es möglich, die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung als zwei verschieden starke Aspekte einer einzigen grundlegenden elektroschwachen Wechselwirkung zu deuten, was einen der wichtigsten Schritte zur Aufstellung des Standardmodells darstellt.

Während das Higgs-Feld nicht direkt messbar ist, muss bei seiner Existenz ein weiteres Elementarteilchen auftreten, das „Higgs-Boson“. Dieses war lange das einzige Teilchen des Standardmodells, das nicht endgültig nachgewiesen werden konnte; mittlerweile gilt die Existenz eines Higgs-artigen Bosons als gesichert.

Der Mechanismus wurde 1964 nicht nur von Peter Higgs,^[1][2] sondern unabhängig und fast gleichzeitig auch von zwei Forschergruppen gefunden: von François Englert und Robert Brout an der Université Libre de Bruxelles^[3] (sogar noch etwas eher eingereicht) sowie von T. W. B. Kibble, Carl R. Hagen und Gerald Guralnik am Imperial College.^[4] Der Mechanismus heißt daher auch Brout-Englert-Higgs-Mechanismus^[5] oder Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble-Mechanismus^[6]. Peter Higgs war jedoch der Erste, der auch die Existenz eines neuen Teilchens vorhersagte,^[1] weshalb es nach ihm benannt worden ist. Am 8. Oktober 2013 wurde François Englert und Peter Higgs für die Entwicklung des Higgs-Mechanismus der Nobelpreis für Physik zuerkannt, Robert Brout war zwei Jahre vorher gestorben.^[7]

1. ↑ ^{a b} Peter Higgs: Broken symmetries, massless particles and gauge fields. In: Physics Letters. Band 12, 1964, S. 132–133
2. ↑ Peter Higgs: Broken symmetries and the masses of gauge bosons. In: Physical Review Letters. Band 13, 1964, S. 508–509
3. ↑ Englert, Brout: Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons. In: Physical Review Letters. Band 13, 1964, S. 321–323
4. ↑ Guralnik, Hagen und Kibble: Global Conservation Laws and Massless Particles. In: Physical Review Letters. Band 13, 1964, S. 585–587
5. ↑ CERN Publikationsregel. CERN, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 15. April 2019; abgerufen am 16. April 2018. 
6. ↑ Englert–Brout–Higgs–Guralnik–Hagen–Kibble Mechanism on Scholarpedia
7. ↑ Nobelprize.org: The Nobel Prize in Physics 2013, abgerufen am 8. Oktober 2013.