Im Frühjahr 2015 geht die Suche weiter: Die Teilchenphysiker am Large Hadron Collider LHC fahren den weltgrößten Beschleuniger wieder hoch, mit doppelt so viel Energie wie zuvor. Sie hoffen, neue Phänomene zu entdecken, um die Lücken in ihrem Weltbild zu schließen. Denn es war zwar ein großer Triumph, als sie 2012 das lange gesuchte Higgs-Teilchen fanden, doch gibt es noch immer viele Ungereimtheiten in den Theorien rund um die allerkleinsten Teilchen und die Kräfte, von denen letztlich unser Verständnis des gesamten Universums abhängt.
Selbst dieser gigantische unterirdische Ring bei Genf wird nur ein Zwischenschritt bleiben. Physiker denken bereits an die nächste Riesenmaschine. Doch bis dahin gibt es noch viele Fragen zu klären - unter anderem: Was ist überhaupt real? Denn die fundamentalen Objekte lassen sich nicht mehr Alltagsbegriffen beschreiben. Was bedeutet der Fund des Higgs, und lässt der LHC auch Fortschritte bei der Stringtheorie erhoffen? Geht es vielleicht weiter zu noch kleineren Strukturen und besitzen die Quarks ein Innenleben? Jedenfalls scheint die Supersymmetrie, die lange als vielversprechendste Erweiterung des erfolgreichen Standardmodells galt, in der Krise zu sein. Lassen sich offene Fragen vielleicht auch mit neuen, ultraleichten Teilchen beantworten? Bei den seltsamen Neutrinos indes enträtseln die Forscher allmählich die letzten Geheimnisse - die geisterhaften Teilchen ermöglichen sogar direkten Einblick in Vorgänge im Universum. Und bei den Bausteinen des Atomkerns, die recht gut erforscht schienen, tun sich plötzlich Überraschungen auf.
(20. Februar 2015)
/ AUS DEM INHALT: / / /
BESCHLEUNIGER
TECHNIK
Teilchenschleudern der Zukunft 6
Welches Forschungsgerät könnte den gigantischen Large Hadron Collider LHC demnächst ergänzen oder gar übertreffen?
INTERVIEW
Interview: "Da muss noch mehr sein!" 14
Joachim Mnich, Direktor für Teilchen- und Astroteilchenphysik am Deutschen Elektronen-Synchrotron, erwartet Überraschungen vom LHC.
PHYSIK VON MORGEN
QUANTENFELDTHEORIE
Was ist real? 16
Jenseits der klassischen Physik existieren Teilchen und Felder nur noch als Bündel von Eigenschaften wie Masse und Ladung.
QUANTENGRAVITATION
Vom Higgs zur Weltformel 24
Das Higgs-Boson komplettiert das Standardmodell der Teilchenphysik. Lässt der LHC auch Fortschritte bei der Stringtheorie erhoffen?
SUBATOMARE STRUKTUREN
Das Innenleben der Quarks 32
Quarks und Leptonen besitzen keine Struktur – das ist herrschende Lehrmeinung. Aber es gibt Hinweise, dass es auch anders sein könnte.
THEORETISCHE PHYSIK
Supersymmetrie in der Krise 40
Seit Jahrzehnten tüfteln Verfechter der Supersymmetrie an ihrer eleganten Theorie. Bestätigt sie sich jedoch nicht bald in Experimenten, steht ein Paradigmenwechsel bevor.
JENSEITS DES STANDARDMODELLS
Ultraleichten Teilchen auf der Spur 48
Einige Physiker suchen extreme Leichtgewichte unter der Materie.
SELTSAME WECHSELWIRKUNGEN
Neue Physik mit Neutrinos 56
Die seltsamen Teilchen lassen sich nur mit gewaltigem Aufwand aufspüren. Der Lohn dafür sind revolutionäre Erkenntnisse.
RIESENDETEKTOREN
Große Geheimnisse um kleine Teilchen 62
Forscher enträtseln die letzten unbekannten Eigenarten der Neutrinos – und nutzen sie, um das All zu erkunden.
BAUSTEINE DES ATOMKERNS
LADUNGSRADIUS
Das Proton-Paradoxon 72
Zwei Präzisionstests lieferten verschiedene Werte für den Protonenradius. Dahinter könnte ein bisher unbekanntes Phänomen stecken.
KERNPHYSIK
Reise ins Innere des Neutrons 80
Die ungeladenen Neutronen erscheinen beim atomaren Tanz wie unbeteiligte Zuschauer. Doch auch sie haben es in sich!