Physik wird oft als leidenschaftslose und rein objektive Tätigkeit angesehen. Also wie, wundert sich Robert P Falte, erklären wir die Reaktion von Peter Higgs, als das Boson entdeckt wurde, das seinen Namen trägt?
Niemand, der die Bilder gesehen hat, wird die tränenden Augen von Peter Higgs vergessen. Aufgenommen im Hauptauditorium des CERN am 4. Juli 2012, das Video zeigt den britischen theoretischen Physiker, der ein Taschentuch hält, während Laborchefs bekannt geben, dass das Higgs-Boson entdeckt wurde. Higgs, der damals 83 Jahre alt war, ist angeschwollen und nimmt seine Brille ab, um sein Gesicht zu beschmieren. Aber offenbaren diese Tränen die Emotionen eines besonders sensiblen Mannes? Oder weisen sie auf emotionale Strömungen hin, die dem Leben als Physiker innewohnen?
Nach einer seit langem in Lehrbüchern verankerten und von traditionellen Wissenschaftsphilosophen ratifizierten Ansicht sind Physiker Forscher, die darauf trainiert sind, physikalische und konzeptionelle Werkzeuge anzuwenden, um die Rätsel der Natur zu lösen. Welche Stimmungen sie auch immer treffen, während sich diese Arbeit entfaltet, spiegeln nur die subjektiven Reaktionen von Einzelpersonen wider; die gezeigten stimmungen sind für die praxis der physik irrelevant. Higgs muss einfach ein Mann sein, der zu Tränen neigt, so diese Ansicht.
Zeigen die Tränen von Peter Higgs die Emotionen eines besonders sensiblen Mannes? Oder weisen sie auf emotionale Strömungen hin, die dem Leben als Physiker innewohnen?
Aber gemäß einem umfassenderen Ansatz der Wissenschaft, der sie so behandelt, als ob sie nicht nur aus Produkten, sondern auch aus Praktikern besteht, sind diese Tränen anders. Physiker gehören zu einer Lebensweise, die es schätzt, die Rätsel der Natur zu lösen – und Stimmungen sind dieser Lebensweise ebenso eigen wie dem gewöhnlichen Leben. In einer Welt lebend, in der die Natur manipulierbar und messbar erscheint – und voller zu lösender Rätsel – erleben Physiker alles von Ehrfurcht, Langeweile, Verwirrung und Enttäuschung bis hin zu Entmutigung, Besessenheit, Druck, Schock, Skepsis und mehr.
Die Entdeckung des Higgs-Bosons: ein Tag in der Physik wie kein anderer
Sicher, diese Gefühle unterscheiden sich nicht unbedingt von dem, was wir im Alltag erleben, aber sie sind dem Physikleben und damit der Physik selbst inhärent. Tatsächlich ist die Welt des Rätsellösens, in der Physiker leben, eher wie Sport, wo Athleten ihr Bestes geben, um in einem Spiel Ebbe und Flut zu erleben. Wenn Sie einen emotionslosen Athleten in einem spannenden Match sehen, gehen Sie davon aus, dass er entweder seine Launen gut verbergen kann oder einfach nur desinteressiert ist. Wenn Sie einem Physiker begegnen, der gegenüber seiner Arbeit oder seinen Rückschlägen und Erfolgen gleichgültig ist, können Sie nicht umhin, sich zu fragen, wie talentiert er wirklich ist.
Sogar der notorisch teilnahmslose Theoretiker Paul Dirac war privat launisch, wie seine Erinnerungen an die Zeit zeigen, als er die wahrscheinliche Relevanz von „Poisson-Klammern“ für die Quantenmechanik erkannte. Da er nicht genug über diese mathematische Operation wusste und sie in seinen Lehrbüchern nicht angemessen behandelt fand, stellte Dirac verzweifelt fest, dass die Bibliothek an diesem speziellen Sonntag geschlossen war. Er musste „ungeduldig die ganze Nacht und dann den nächsten Morgen“ warten, bis die Bibliothek wieder öffnete.
Hin und wieder gibt es dramatische und sensationelle Ereignisse, die eine besonders intensive und starke Emotion hervorrufen.
Das herkömmliche Wissenschaftsverständnis lässt diese Stimmungen jedoch aus, etikettiert sie als subjektiv und weist sie als etwas in die Domäne von Psychologen ab. Aber es gibt eine „Physikwelt“, in der Praktiker gefangen sind. Normalerweise sind es alltägliche Dinge wie sich mit Kollegen zu unterhalten und zu erfahren, was andere vorhaben; von neuen Ideen zu hören, Zeitschriften zu lesen und Vorräte zu bestellen; der Planung und Durchführung neuer Projekte. Hin und wieder gibt es jedoch dramatische und sensationelle Ereignisse, die eine besonders intensive und starke Emotion hervorrufen.
Das Massending
Die Ankündigung der Entdeckung des Higgs-Bosons war ein solches Ereignis. Was für ein entscheidendes Stück von was für einem außergewöhnlichen Puzzle! Hunderte theoretische Teile mussten zusammengefügt werden, um die Architektur des Standardmodells der Teilchenphysik zu schaffen, und es waren Jahrzehnte der Entwicklung in der Beschleuniger- und Detektortechnologie erforderlich. Das Standardmodell musste auch all diese seltsamen Teilchen einbeziehen, die zuerst in kosmischer Strahlung entdeckt und dann noch mehr in Beschleunigern erzeugt wurden.
Dieses Modell erforderte, dass Theoretiker unzählige Schemata entwickelten, um diese Teilchen in Familien zu organisieren, wobei Experimentatoren alle Familienmitglieder und ihre Eigenschaften identifizieren mussten. Alle diese Kräfte in und zwischen den Teilchen mussten zu einer konsolidiert werden. Spursymmetrie und gebrochene Symmetrie mussten erfunden werden. Hin und wieder tauchte ein tiefer Fehler in der sich entwickelnden Architektur auf – Paritätsverletzung, Ladungs-Paritätsverletzung – die behoben werden musste.
Aber ein Stück, das von Anfang an fehlte, war, wie Masse in dieser Architektur figuriert. Die Erfindung der notwendigen Idee selbst dauerte Jahre und erforderte viele scheinbar zusammenhanglose Schritte aus scheinbar zusammenhanglosen Bereichen.
Geburtstagsboson: 10 Jahre Leben mit dem Higgs-Teilchen
Julian Schwinger entdeckte, dass Versuche, die schwachen und elektromagnetischen Felder zu verknüpfen, daran scheiterten, dass elektrisch geladene Bosonen nicht masselos sind. Yoichiro Nambu fand heraus, dass die Idee der verborgenen Symmetrie der Schlüssel zur Supraleitung war. Jeffrey Goldstone sah, dass das Brechen der Symmetrie masselose Bosonen erzeugt. Philip Anderson verwendeten Ideen aus der Plasmaphysik, um zu zeigen, dass es möglich ist, massive Eichbosonen zu haben, während mehrere andere Theoretiker zeigten, dass Bosonen so werden können, indem sie das Goldstone-Boson absorbieren.
Die Arbeit von Peter Higgs beschrieb nicht nur ein solches Boson, sondern schlug auch Wege vor, wie es experimentell identifiziert werden könnte. All diese Dinge und viele andere Beiträge mussten dazu beitragen, dieses Teil in die Blaupause des Standardmodells einzupassen und zu zeigen, dass seine Blaupause solide war. Und dann kam die enorme technische und experimentelle Herausforderung, nach dem Boson zu suchen – eine Arbeit, die 2012 abgeschlossen wurde – fast ein halbes Jahrhundert nach der Erstbeschreibung des Bosons.
Der kritische Punkt
Peter Higgs war nicht der einzige, der an diesem Tag am CERN während der Ankündigung dieses Teilchens Gefühle verspürte. Es gab natürlich keine einzige Stimmung im Raum. Einige feierten die Entdeckung, nachdem sie dazu beigetragen hatten, oder waren stolz auf die Entdeckung, obwohl sie in einem anderen Bereich innerhalb oder außerhalb des CERN arbeiteten. Andere waren vielleicht bestürzt darüber, dass sie versucht hatten, einen Beitrag zu leisten – aber es versäumten –, oder dass ihre Beiträge nicht anerkannt wurden. Diese Stimmungen waren alle vorhanden und untrennbar mit der Lebensweise eines Physikers verbunden.
Es war nur so, dass Higgs sichtbarer war – und ein wachsamer Kameramann hat es auf Film festgehalten.
