Das Karriereportal für Wissenschaft & Forschung von In Kooperation mit DIE ZEIT Forschung und Lehre

Der Physiker Peter Higgs sagte das letzte fehlende Elementarteilchen voraus

Von Ulrich Schnabel

Ob dieses Elementarteilchen existiert, wird ab kommender Woche im größten Experiment aller Zeiten geprüft.

Der Physiker Peter Higgs sagte das letzte fehlende Elementarteilchen vorausPeter Higgs
Es gab Zeiten, da fragte man sich, ob Peter Higgs überhaupt existiert. Der Mann, nach dem das letzte Rätsel der Elementarteilchenphysik benannt ist, wurde nicht auf Konferenzen gesichtet und veröffentlichte nichts. Angeblich lehrte er im schottischen Edinburgh. Doch dorthin gerichtete Anfragen liefen ins Leere, Telefonanrufe blieben ohne Antwort, hoffnungsvoll abgesandte E-Mails verpufften im Nichts.

Peter Higgs schien ein Mysterium zu sein - wie das geheimnisvolle "Higgs-Teilchen", der letzte noch fehlende Baustein im physikalischen Weltbild. Es könnte erklären, weshalb Materie eine Masse hat (siehe untenstehenden Text). Obwohl zu seiner Suche gewaltige Teilchenschleudern in Gang gesetzt wurden, entzieht es sich seit Jahrzehnten jedem Zugriff.

Doch nun keimt Hoffnung. Zum einen startet am 10. September am europäischen Forschungszentrum Cern in Genf der Large Hadron Collider (LHC) und damit der bislang größte (und vorläufig letzte) Versuch, das ominöse Higgs-Partikel endlich zu finden; zum anderen ist inzwischen klar: Peter Higgs existiert! "Erster Nachweis von Higgs am Cern", meldete kürzlich der Cern Courier und präsentierte ein Bild des Physikers, der zum ersten Mal seit zwanzig Jahren die Genfer Physikerhochburg besuchte. Nun haben sogar Interviewanfragen Aussicht auf Erfolg: Zwar geht Higgs noch immer nicht ans Telefon, aber einen traditionellen Brief beantwortet er mitunter tatsächlich in seiner geschwungenen Handschrift.

Ein Higgs-Porträt in Öl hat die Universität schon in Auftrag gegeben

Treffpunkt Universität Edinburgh. Schon auf dem Weg durch die weißen Backsteinflure des nicht mehr ganz neuen Physikinstituts begegnet man seinem Konterfei: Am schwar zen Brett hängt ein Artikel der Sunday Times, die ihn als den "Mann, der die Antwort auf das Leben, das Universum und (fast) alles kennt", feiert. Und dann sitzt er da leibhaftig in einem Polstersessel, der lange Gesuchte, der mit seiner Theorie gewaltige Forschungsaktivitäten ausgelöst hat und indirekt das Leben von Tausenden von Physikern beeinflusst hat.

Aus dem Sessel erhebt sich zögerlich ein untersetzter älterer Herr mit gerötetem Gesicht, schütterem Haar und grau-grünen Augen, die misstrauisch durch die Gläser einer großen, metallgefassten Brille blicken. Etwas linkisch murmelt der 79-Jährige eine Begrüßung und hält sich dabei an einem Plastikbecher fest, in dem ein Rest Wasser schwappt. "Setzen Sie sich doch an meine linke Seite", bittet Higgs mit schüchternem Lächeln, "mein rechtes Hörgerät ist gerade ausgefallen." Wir setzen uns, und Higgs stellt seinen Plastikbecher vor sich auf den Tisch. Während der nächsten zwei Stunden wird er ihn kaum aus den Augen lassen; obwohl er daraus keinen einzigen Schluck trinkt, scheint der Becher ihm ein Halt zu sein.

Warum also hat er sich in den vergangenen Jahren so rar gemacht? "Well, hmm..., ahm...," setzt Higgs an, bricht ab, saugt pfeifend Luft ein und ringt nach Worten - eine Asthma-Erkrankung, die ihn seit seiner Jugend begleitet, erschwert ihm das Sprechen. "Als ich 1996 in Rente ging, wollte ich nicht mehr viel mit Physik zu tun haben", beginnt er zu erzählen, "erst in letzter Zeit wurde ich davon überzeugt, aus meiner Zurückgezogenheit herauszukommen."

Der Verdacht liegt nicht fern, dass Alan Walker damit eine Menge zu tun hat. Walker ist ebenfalls Physiker in Edinburgh und einer der wenigen, denen Higgs rückhaltlos vertraut. Er sortiert die Interviewwünsche, die täglich für Higgs eingehen, und ist so etwas wie dessen heimlicher Pressesprecher. Denn natürlich ist den Edinburgher Physikern bewusst, dass Higgs ein Star ist und für sie gerade jetzt eine unbezahlbare Werbewirkung hat. Ein großes Higgs-Porträt in Öl ist bereits in Auftrag gegeben, im Herbst soll es in einem Festakt an der Universität enthüllt werden.

Wenn in den kommenden Tagen der Riesenbeschleuniger LHC in Genf in Betrieb geht, ist man jedenfalls in Edinburgh in Habachtstellung. Er selbst erwarte, dass der LHC "möglicherweise schon sehr früh Hinweise auf das Higgs-Teilchen findet", sagt Peter Higgs.

"Allerdings wird es wohl noch gut zwei Jahre dauern, bis man wirklich überzeugende Ergebnisse hat - schon weil die Datenauswertung einfach so lange dauert." Wenn aber die Existenz des Higgs-Teilchens erst zweifelsfrei bewiesen ist, so vermuten viele, wäre Peter Higgs ein sicherer Kandidat für den Nobelpreis.
Dem Gefeierten selbst ist der ganze Rummel schon jetzt ein wenig lästig. Derzeit gebe er fast jede Woche ein Interview, stöhnt der Emeritus, dabei stehe der Ruhm für das, was als "Higgs-Mechanismus" bekannt ist, ja noch nicht einmal ihm allein zu. Schließlich hätten zwei Physiker der Universität Brüssel - Robert Brout und Francois Englert - fast zeitgleich mit ihm eine ähnliche Theorie entwickelt. Dass sich dennoch allein der Name "Higgs" durchgesetzt hat, liege nicht zuletzt daran, dass er so kurz und griffig sei.

So kann einem, während man mit Higgs redet, der Film Welcome Mr. Chance in den Sinn kommen, in dem ein schlichter Gärtner (gespielt von Peter Sellers) durch eine Reihe kurioser Zufälle wider Willen zum gefeierten Präsidentschaftskandidaten aufsteigt. Auch Higgs hat seine Berühmtheit einer Verkettung von Zufällen zu verdanken, und bei allen Erfolgen blieb er doch stets ein Außenseiter.

Nichts deutete nach seinem Studium auf eine große Karriere hin. Zum Experimentator fehlte ihm der praktische Sinn. Higgs zog es mehr in die mathematische Theorie. Doch auch da waren die Aussichten nicht rosig. "Ende der fünfziger Jahre bewarb ich mich erfolglos um eine Dozentenstelle hier, ich bewarb mich erfolglos um eine Dozentenstelle da", erzählt Higgs lakonisch. Der junge Physiker schien das Schicksal vieler mittelmäßiger Akademiker zu teilen, die sich von einer befristeten Stelle zur nächsten durchhangeln.

Doch 1964 - Higgs war mittlerweile in Edinburgh gelandet - begann die Glückssträhne seines Lebens. Dabei kam ihm zugute, dass er sich mit einer Theorie beschäftigte, die viele Physiker weitgehend aufgegeben hatten. "Ich formulierte meine Gedanken in der Sprache der Quantenfeldtheorie, die anderen als altmodisch und wenig zukunftsträchtig erschien." Ausgerechnet damit gelang es ihm, ein damals drängendes theoretisches Problem zu lösen, das zunächst eher marginal erschien, hinter dem aber die grundlegende Frage stand, wie eigentlich die unterschiedlichen Massen der bekannten Elementarteilchen zu erklären sind.

Angeregt von den Vorarbeiten anderer Physiker, formulierte Higgs innerhalb weniger Tage ein knapp eineinhalbseitiges Paper, das gerade einmal vier Formeln enthielt. Die Gutachter der Physical Review Letters lehnten eine Veröffentlichung ab und bemängelten fehlende physikalische Relevanz. "Ich glaube, sie verstanden es einfach nicht", erinnert sich Higgs. Daher habe er den Artikel noch mit einer kurzen Schlussbetrachtung "gewürzt" und an eine andere Zeitschrift geschickt, die Physics Letters, wo er mehr Gnade fand. Gerade dieser Schlussabsatz enthielt die eigentlich revolutionäre Konsequenz aus seinen mathematischen Erwägungen - die Folgerung nämlich, dass es eine Art bislang noch unbekanntes Feld gebe (das heute als "Higgs-Feld" bekannt ist), das alles durchdringe und den Teilchen ihre Masse verleihe.

"Als Erstes bekam ich einen Brief des Physikers Walter Gilbert, der meinte, ich hätte einen Fehler gemacht", erzählt Higgs und lacht herzlich. Erst der einflussreiche Theoretiker Freeman Dyson erkannte die Tragweite von Higgs' Gedanken und lud ihn an das weltberühmte Institute for Advanced Studies nach Princeton ein, damit er seine Thesen vortrug. Der damals 36-jährige Higgs fühlte sich, als habe der Himmel persönlich angerufen. Aufgeregt reiste er in die USA, setzte sich ins Auto und machte sich auf den Weg. Doch als das erste Straßenschild "Princeton" auftauchte, befiel ihn Panik. Zitternd musste der Theoretiker an den Straßenrand fahren und warten, bis er sich wieder beruhigt hatte.

Aber der Nobody aus Schottland hielt den kritischen Fragen der Fachkollegen stand, und bald erkannten auch andere, dass Higgs einen Durchbruch erzielt hatte. Darauf aufbauend, arbeiteten Steven Weinberg, Abdus Salam und Sheldon Glashow eine Theorie aus, die zum ersten Mal zwei der vier physikalischen Grundkräfte (die elektromagnetische und die sogenannte schwache Wechselwirkung) vereinte - wofür sie 1979 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Für Higgs selbst war der Vortrag in Princeton allerdings zugleich Höhe- und Endpunkt seiner internationalen Karriere. In der Ausarbeitung seiner Ideen spielte er nur noch eine Statistenrolle. Entscheidende Anstöße konnte er nicht mehr liefern, obwohl er sich mehr denn je in die Physik vergrub. Er vernachlässigte seine Ehe, fuhr auf Konferenzen statt in den Familienurlaub, und bei der Geburt seines ersten Sohnes saß Higgs in einer Bibliothek. Schließlich reichte seine Frau Jodie die Scheidung ein - was Higgs vollkommen aus der Bahn warf.

"Einen Wettbewerb um die farbigste Erklärung würde ich verlieren"

Ironischerweise begannen gerade zu jener Zeit die Physiker, erstmals vom "Higgs-Mechanismus" zu reden. "Du bist berühmt", rief ein Freund 1972 ins Telefon, der auf einer Konferenz in den USA gehört hatte, wie plötzlich ständig der Name Higgs fiel. "Die Bezeichnung stammt aber nicht von mir", stellt Higgs klar, "wenn ich darüber rede, nenne ich es lieber den A-B-E-H-G-H-K-Mechanismus, nach den Physikern Anderson, Brout, Englert, Higgs, Guralnik, Hagen und Kibble, die alle beteiligt waren." Auch den plastischen Vergleich des Higgs-Mechanismus mit einer Cocktailparty (siehe unten), schätzt Higgs nicht besonders. "Aber ich würde nicht wagen, mich an einem Wettbewerb um die farbigste Erklärung zu beteiligen, weil ich bestimmt verlieren würde."

Als er in den siebziger Jahren seine Scheidung überwunden hatte und mit Mitte 40 einen neuen Anlauf als Theoretiker nehmen wollte, musste er erkennen, dass es bereits zu spät war. "Man brauchte dafür neue Mathematik, und die Leute, die daran arbeiteten, waren alle jung, um die 25", erzählt Higgs mit leiser Wehmut. "Ich fühlte mich alt, meine Forschungsaktivität lief aus."

Auch den Anschluss an das Computerzeitalter verpasste der Theoretiker. Zwar hat die Universität Edinburgh mittlerweile eine E-Mail-Adresse für Higgs eingerichtet; doch in Wahrheit verwaltet sie Alan Walker. Der kommt gegen Ende unseres Gesprächs in den Raum und schwenkt ein Papier. "Hier kommt eine Anfrage von Bild am Sonntag, sie wollen wissen, wie die Weltformel aussieht." Higgs verzieht das Gesicht. "Schreib du denen ruhig, du kannst das viel besser als ich", sagt der Weltberühmte.

Eine Frage muss er aber selbst beantworten: Wie sieht er seinen Geistesblitz heute, wie wäre sein Leben ohne jene berühmte Arbeit aus dem Jahr 1964 verlaufen? Die Antwort kommt wie aus der Pistole geschossen: "Mein Leben wäre sicher sehr viel ruhiger gewesen." Es klingt fast bedauernd.


Der Mensch...
Peter Higgs wurde 1929 in Nordengland geboren und lebt seit fast fünfzig Jahren in Edinburgh. Durch einen theoretischen Geniestreich wurde der Physiker weltbekannt. Danach war er lange Jahre abgetaucht. Jetzt gibt der Emeritus wieder Interviews - wenn er nicht gerade durch seine geliebten schottischen Highlands wandert.

und seine Idee...
Das Higgs-Teilchen und das Higgs- Feld sollen erklären, wie subatomare Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen. Diese Theorie gilt heute als Grundpfeiler der modernen Physik, ein experimenteller Nachweis fehlt allerdings seit vierzig Jahren. Gelingt er nun am Forschungszentrum Cern in Genf, ist Peter Higgs ein heißer Kandidat für den Nobelpreis.

Ein gewichtiges Feld
Der Higgs-Mechanismus verleiht in der Theorie den Dingen ihre Masse. Wie das funktioniert, verstehen mithilfe einer "quasipolitischen Erklärung" inzwischen selbst Minister Anfang der neunziger Jahre plagte sich der britische Wissenschaftsminister William Waldegrave mit einer schwierigen Frage: Sollte England für die Suche nach dem "Higgs-Teilchen" Geld ausgeben und sich am Bau des Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf beteiligen? "Wozu um alles in der Welt ist das Higgs-Teilchen gut?", wird sich der gelernte Historiker Waldegrave gefragt haben. Und während er über der Akte LHC brütete, muss ihm die Erleuchtung gekommen sein: "Das sollen die Physiker doch mal selbst erklären." Kurzerhand schrieb er einen Preis für die anschaulichste Erklärung des Higgs-Mechanismus auf einem einzigen Blatt Papier (DIN A4) aus.

Hundertfünfundzwanzig Einsendungen gingen ein, fünf davon wurden mit Champagner belohnt. Und bald konnte Waldegrave vor Journalisten seinen Wissenszuwachs demonstrieren. "Das Higgs- Feld ist ein alles durchdringendes Feld, das andere Teilchen durchqueren und dabei Masse aufnehmen", brillierte der Minister auf einer Pressekonferenz und ergänzte: "Ich beginne zu sehen, weshalb es wichtig ist."

Am bekanntesten wurde die "quasipolitische Erklärung" des Physikers David Miller. Dieser verglich den hochtheoretischen Higgs-Mechanismus mit einer Cocktailparty unter Politikern: Zu Anfang sind die Anwesenden gleichmäßig verteilt, doch sobald der Premierminister den Raum betritt, zieht er andere Politiker stark an und sammelt sie haufenartig um sich herum. Bewegt er sich durch den Raum, wenden sich ihm ständig neue Zuhörer zu, während andere die Menschentraube verlassen. So erhält der Premierminister ein größeres Gewicht - und auf ähnliche Weise erzeugt das hypothetische Higgs-Feld die Masse der Elementarteilchen. Eine einst als unveränderlich angesehene Eigenschaft wie die Masse wäre demnach nur das Ergebnis einer Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld - eine seltsame Vorstellung, die aber für Physiker nichts Ungewöhnliches ist.

Mit demselben Bild lässt sich auch eine weitere Folgerung aus der Theorie erklären: Der Cocktailparty- Mechanismus funktioniert nämlich auch, wenn ein Gerücht den Raum durchquert. Darum scharen sich ebenfalls Zuhörer und verleihen ihm so eine (wenn auch flüchtige) Masse. Auf ähnliche Weise soll das Higgs-Feld ein Higgs-Teilchen hervorbringen. Dessen Nachweis wäre somit der beste Beleg für die ganze Theorie.

Wenn am 10. September der LHC angeworfen wird, soll der Nachweis des flüchtigen Partikels endlich gelingen. Die riesige Teilchenschleuder ist das größte je gestartete Physik-Experiment, allein die Materialkosten betragen 2,2 Milliarden Euro, Tausende Physiker aus aller Welt sind daran beteiligt. Im LHC soll nicht nur das Higgs-Teilchen, sondern eine ganze Reihe von Antworten auf drängende physikalische Fragen gefunden werden. Von einem Erfolg hängt sowohl die Zukunft des Cern wie der ganzen Teilchenphysik ab.

Die Mehrzahl der Physiker geht davon aus, dass der LHC das Higgs-Teilchen findet; der dahinter liegende Mechanismus spielt mittlerweile in so vielen Zusammenhängen eine Rolle, dass er schon fast als indirekt bewiesen gilt. Nur der Astrophysiker Stephen Hawking hat 100 Pfund darauf gewettet, dass das Higgs-Teilchen nie gefunden werde. Sollte er recht behalten, wäre die Frage, wie die subatomaren Bausteine unserer Welt zu ihrer Masse kommen, wieder völlig offen.

Aus DIE ZEIT :: 04.09.2008

Ausgewählte Artikel
Ausgewählte Stellenangebote