„Nadel im Heuhaufen der ATLAS-Daten“

Extrakte:

Herr Schumacher, Sie leiten die 200 Kopf starke internationale Arbeitsgruppe, die nach Inbetriebnahme des LHC die Suche nach dem Higgs-Boson bestreitet. Wie kann man sich diese Suche vorstellen?

Schumacher:

: Das Higgs-Boson ist die Nadel im Heuhaufen der ATLAS-Daten. Für jedes produzierte Higgs-Boson werden 100.000.000.000 für uns – die Higgs-Jäger – uninteressante Kollisionen stattfinden. Ziel ist es, leistungsstarke und stabile Selektionsalgorithmen zu entwickeln, die das obige Signal-zu-Untergrund-Verhältnis auf ein Niveau von etwa eins zu eins anreichern. Zurzeit basieren unsere Studien noch auf Simulationen. Da wir völliges ‚Neuland’ mit dem LHC betreten, ist es wichtig, Methoden zu entwickeln, wie wir den Untergrund aus Daten selbst bestimmen können und wie die Simulation validiert werden kann.

Markus Schumacher koordiniert die internationale Suche nach den Higgs-Teilchen am ATLAS-Experiment. © Universität Siegen / Michael Wage

Etwa 200 Leute arbeiten derzeitig in der Higgs-Arbeitsgruppe. In monatlichen Treffen am CERN und intermediären Telefonkonferenzen werden die neuesten Ergebnisse verglichen und diskutiert, und die Strategie für die nächsten Monate wird vereinbart.

Für das Gelingen der Higgs-Suche sind allerdings alle etwa 2000 Kollegen bei ATLAS wichtig: sowohl diejenigen, die den Detektor gebaut haben und bald in Betrieb nehmen, die Leute, die die aufwändige Software geschrieben haben und nun optimieren, als auch schließlich die Higgs-Arbeitsgruppe.

Extrakte:

Warum baut man mit 2.000 Wissenschaftlern in zwanzigjähriger Kleinarbeit eine gigantische Maschine, nur um ein Teilchen zu finden?

Schumacher:

: : Die Frage nach dem Ursprung der Masse der elementaren Teilchen beschäftigt uns, die Teilchenphysiker, nun schon seit fast 40 Jahren. Mit dem LHC sollte es uns endlich gelingen, dieses Rätsel zu lösen. Der favorisierte Kandidat zur Lösung des Massenproblems ist das Higgs-Teilchen. Seine Entdeckung würde eine 30-jährige Suche endlich beenden. Die Suche nach dem Higgs-Teilchen ist eine zentrale, aber nur eine unter vielen Fragen, die wir mit dem LHC beantworten wollen. Zum einen soll Bekanntes wie zum Beispiel das Top-Quark und das W-Boson genauer untersucht werden, dann soll Vermutetes wie z.B. das Higgs-Boson entdeckt und studiert werden und weiterhin wollen wir offen für neue Physik zum Beispiel wie ‚Supersymmetrie’ oder ‚zusätzliche Raumdimensionen’ – um nur einige Modelle zu nennen – sein.

Extrakte:

Wie fest sitzt das Standardmodell im Sattel? Erwarten Sie mit der Inbetriebnahme des LHC Erschütterungen? Möglicherweise ein Umschwenken auf die wenigen Alternativtheorien, die auf Fehler im Standardmodell lauern?

Schumacher:

: : Das Standardmodell beschreibt zurzeit alle Ergebnisse der Teilchenphysik mit höchster Genauigkeit und alle Versuche, es in den letzten Dekaden zu falsifizieren, sind fehlgeschlagen. Des weiteren zeichnet es sich durch eine minimale Anzahl von Parametern und eine große konzeptionelle Eleganz aus, die auf abstrakten Symmetrien beruht. Es wird auch weiterhin, zumindest für niedrige Energien, die wir bisher erforscht haben, eine sehr gute Basis unserer Naturbeschreibung bleiben. So wie die Mechanik Newtons für die Physik unseres Alltags ausreicht und man die Relativitätstheorie Einsteins und die Quantenmechanik nur für solche Bedingungen anwenden muss, in denen entweder die Geschwindigkeiten in den Bereich der Lichtgeschwindigkeit kommen oder man Situationen der atomaren Welt beschreiben will.

Allerdings glauben wir schon lange nicht mehr, dass das Standardmodell unsere letztgültige Beschreibung bleiben wird. Dafür lässt es zu viel Fragen offen. Wir hoffen, vom LHC erste Antworten zu erhalten, in welche Richtung wir das erfolgreiche Standardmodell erweitern müssen. Es kann aber sehr gut sein, dass unser Bild der Natur eine völlig unerwartete Änderung erfährt. Wie revolutionär diese sein wird, bleibt abzuwarten.

Extrakte:

Was fasziniert Sie persönlich am meisten an der Teilchenphysik? Trägt einen die Faszination auch nach vieljähriger, kleinteiliger Forschungsarbeit noch?

Schumacher:

: : Die Möglichkeit, sich mit fundamentalen Fragen der materiellen Welt zu beschäftigen: was ist Masse, was ist die Struktur des Raumes und der Zeit, gibt es eine Urkraft? Die Verbindung zwischen Teilchenphysik und Kosmologie. Neue Erkenntnisse zu gewinnen, die unser Weltbild möglicherweise verändern. Darüber hinaus die einzigartige Möglichkeit, mit hunderten von gleich gesinnten Kollegen aus aller Welt zusammen zu forschen und dabei ihre Kultur und Mentalität kennen zu lernen.

Stand: 13.04.2007