Nobel auf fundamentalem Feld

Der theoretische Physiker François Englert, der einzige belgische Physik-Nobelpreisträger, ist am 18. Juni im Alter von 93 Jahren in Uccle bei Brüssel gestorben. Zusammen mit seinem Kollegen Robert Brout entwickelte er 1964 einen Mechanismus, bei dem Elementarteilchen durch Wechselwirkung mit einem im gesamten Universum vorhandenen fundamentalen Feld Masse annehmen können. Zur selben Zeit, aber unabhängig davon hatte auch der britische Physiker Peter Higgs die Existenz eines solchen Mechanismus vermutet. Der Nachweis des Brout-Englert-Higgs-Feldes gelang 2012 mit der Entdeckung des dazugehörigen Teilchens durch die ATLAS- und CMS-Experimente am LHC. Im folgenden Jahr erhielten François Englert und Peter Higgs gemeinsam den Nobelpreis für Physik. Robert Brout war bereits 2011 gestorben.

François Englert promovierte 1959 an der Université libre de Bruxelles (ULB) in Physik und setzte seine akademische Karriere an der Cornell University in den Vereinigten Staaten als Assistent von Robert Brout fort. Diese Begegnung markierte den Beginn einer langen Geschichte der Freundschaft und wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen den beiden Theoretikern, zunächst in den USA, dann ab 1961 an der Université libre de Bruxelles.

Da sie sich für Phasenübergänge im Ferromagnetismus und in der Supraleitung interessierten, ließen sie sich von den Arbeiten von Yoichiro Nambu inspirieren und übertrugen den Begriff der spontanen Symmetriebrechung in die Quantenfeldtheorie: den theoretischen Rahmen des Standardmodells.

Diese Arbeit führte sie 1964 dazu, eine Symmetriebrechung zu postulieren, die durch die Wechselwirkung mit einem hypothetischen fundamentalen Feld die Massen von Teilchen erzeugen würde, die als Austauschteilchen der Wechselwirkungen fungieren, auch Vektorbosonen genannt. Zur gleichen Zeit legte Peter Higgs dieselbe Idee vor, fügte aber die Idee hinzu, dass ein solches Feld ein zugehöriges Teilchen haben müsse. Diese trug später seinen Namen: „Higgs-Boson“.

Die Existenz des Brout-Englert-Higgs-Feldes löste ein zentrales Problem, das sich Anfang der 1960er-Jahre gestellt hatte. Die elektroschwache Theorie, welche die Beschreibung der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen vereinheitlicht, ging von masselosen Vektorbosonen aus. Dies trifft auf den Elektromagnetismus zu, nicht jedoch auf die schwache Kraft, deren Wirkungsbereich auf den Atomkern beschränkt ist und die daher von massiven Bosonen übertragen werden musste.

François Englert setzte seine erfolgreiche Karriere an der ULB fort. Zusammen mit Robert Brout gründete er eine Forschungsgruppe zu fundamentalen Wechselwirkungen, die sich mit einem breiten Spektrum an Themen befasste – vom Verständnis starker Wechselwirkungen bis hin zur allgemeinen Relativitätstheorie und Kosmologie. Englerts besonderes Interesse galt der Frage, die er als entscheidend für die fundamentalen Wechselwirkungen betrachtete: die Vereinbarkeit der allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantentheorie.

Seit 1998 blieb er als emeritierter Professor der ULB weiterhin auf dem Laufenden über die Entwicklungen in der theoretischen Physik. Nach 2012 unternahm er mehrere Besuche am CERN, wo er sich mit Kollegen austauschen konnte, mit der Höflichkeit und dem Taktgefühl, für die er bekannt war.

Die Entdeckung des Higgs-Bosons hatte weitreichende Auswirkungen auf die Teilchenphysik. Die Erforschung dieses einzigartigen Teilchens eröffnete ein neues Forschungsgebiet, das seit 2012 im Rahmen der ATLAS- und CMS-Experimente untersucht wird und zu neuer Physik jenseits des Standardmodells führen könnte.

François Englert erhielt in seiner langen Karriere zahlreiche Ehrungen, so 1997 den High Energy and Particle Physics Prize der European Physical Society, 2004 den Wolf-Preis und 2010 den Sakurai-Preis, alle zusammen mit Robert Brout und Peter Higgs. In seinem Heimatland wurde er 1982 mit dem Francqui-Preis, dem Titel „Kommandeur des Wallonischen Verdienstordens“ und dem Titel „Baron“ geehrt. Darüber hinaus trägt die unterste Kugel des weltberühmten Atomiums in Brüssel seinen Namen.