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Hartmut Abele Sommersemester 2006 Gravitation. Hartmut Abele 2 Präsentationsfolien, 25. April 2006.

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Präsentation zum Thema: "Hartmut Abele Sommersemester 2006 Gravitation. Hartmut Abele 2 Präsentationsfolien, 25. April 2006."—  Präsentation transkript:

1 Hartmut Abele Sommersemester 2006 Gravitation

2 Hartmut Abele 2 Präsentationsfolien, 25. April 2006

3 Hartmut Abele 3 Quests in Fundamental Physics Weak interaction Electro- magnetism Strong interaction Gravity Lämmerzahl, Graduiertentage Heidelberg 2003

4 Hartmut Abele 4 Knowledge of a basic law of physics n Two Theories: –Theory of Gravitation: General Relativity –Quantum Theory: Standard Model n Derived from simple symmetry principles Neutron Nano-eV High energy particle Physics Tera-eV

5 Hartmut Abele 5  = 1/ GeV, LEP-energy at CERN  = 1/128

6 Hartmut Abele 6 GUT M PL M n PL quantum gravity  = 1/ GeV, LEP-energy at CERN  = 1/128

7 Hartmut Abele 7 ART im Alltag: Global Positioning System (GPS) MHz instead of MHz

8 Hartmut Abele 8 2 Säulen: 2 Säulen: Quantentheorie Relativitätstheorie

9 Hartmut Abele 9

10 10 Kuiper belt

11 Hartmut Abele 11 Gravitation im Großen

12 Hartmut Abele 12 Gravitation bei großen Abständen

13 Hartmut Abele sehr große Abstände

14 Hartmut Abele 14 Vom Aristotelesschen Zentrum der Welt bis zum Big Bang

15 Hartmut Abele 15 Gravitation im Kleinen: Gravitation und Quantenmechanik n Phasenverschiebung in Neutronen, Atomen n Gebundene Quantenzustände im Gravitationsfeld der Erde n QCD n String Theorien

16 Hartmut Abele 16 Rauch et al.

17 Hartmut Abele 17 COW-Experimente n 1975 erstmalige Beobachtung einer Gravitations-Induzierten Phasenverschiebung bei Materiewellen von Colella, Overahauser und Werner n Verwendet wurde ein Neutroneninterferometer, das aus einem Einkristall gefräst wurde

18 Hartmut Abele 18 COW-Experimente n Schematischer Versuchsaufbau Abhängigkeit der relativen Phase vom Rotationswinkel: = Rotationswinkel = Richtung einfallender Strahl und Rotationsachse = Braggwinkel = Neutronendetektoren

19 Hartmut Abele 19 COW-Experimente n gleiche Phasenverschiebung auf den Pfaden AC und BD n Ist kommt es zu einer relativen Phasendifferenz auf den Pfaden AB und CD S

20 Hartmut Abele 20 COW-Experimente n Ergebnis des ersten Experiments von 1975 Integrationszeit pro Meßpunkt: 80 Minuten

21 Hartmut Abele 21 Grundlegende Fragen? n mehr als 1000x zitiert in den letzten 5 Jahren, geordnet nach Häufigkeit: –Particle Data Booklet (unzählig viele Zitate), Teilchenphysik –WMAP, 3K Hintergrunstrahlung (3175), Kosmologie –Massenhirarchie und Extradimensionen (2749) –superconformal field theories and supergravity (3829) –Measurements of omega and lambda from 42 high redshift supernovae (2635) –The Hierarchy problem and new dimensions at a millimeter (2715) –New dimensions at a millimeter to a Fermi and superstrings at a TeV (2049) –First results from KamLAND: Evidence for reactor anti-neutrino disappearance (1060)

22 Hartmut Abele 22 Grundidee: Gravity and Space Time n SM, Electromagnetism n Gravity n String Theory and Extra Dimensions

23 Hartmut Abele 23 Newton:Brief an Bentley,

24 Hartmut Abele 24 Graduiertentage 2003 (Lämmerzahl): Reasons for new interest n New experimental devices –Ultrastable cavities –Lasers –Frequency comb –SQUIDs –Space experiments (GP-B, MICROSCOPE, ACES, SUMO, PARCS, RACE, STEP, OPTIS) –New space related techniques (drag free, grav. sensors) n Violations predicted by quantum gravity –Modification of Maxwell equations –Modification of Dirac equation –Yukawa modification of Newton potental

25 Hartmut Abele 25 Überblick n Gravitationstheorien –Aristoteles, Galilei, Kepler: Rotationskurven Galaxien: Dark Matter I –Newton: G - Bestimmung n Newton –Test 1/r im Sonnensystem 1:10 12 Pioneer-Anomalie –r kleiner 1 mm n Einstein: ART –Klassische Tests: Merkur, Lichtablenkung etc. –Kosmologie, Kosmologische Konstante, zeitabh. der Kopplungskonstanten –Gravitationslinsen –Aequivalenzprinzip

26 Hartmut Abele 26 Überblick n Schwache Gravitationsfelder –Non-Newton bei kleinen Abständen –Große Extradimensionen und die Frage nach der Dimensionalität der Raumzeit –Quantenzustände im Gravitationsfeld der Erde –Suche nach Gravitomagnetismus, Lense-Thirring-Effekt n Starke Gravitationsfelder –Pulsare, Doppelpulsare –Gravitationswellen –Schwarzes Loch –Hawking-Strahlung n Quantentests der ART

27 Hartmut Abele 27 Wiederholung zum 2. Mai 2006 n Krümmung im Riemannschen Raum n s. Gravitation, U.E. Schröder, s. 30

28 Hartmut Abele 28 Kugel

29 Hartmut Abele 29 Gauss-Kruemmung

30 Hartmut Abele 30 Zwei geodätische Oberflächen durch den selben Punkt

31 Hartmut Abele 31

32 Hartmut Abele 32 John Wheeler, Gravitation und Raumzeit, S.69 n Ein Bumerangflug durch die Erde

33 Hartmut Abele 33 n Krümmung, die Sprache der Gravitation

34 Hartmut Abele 34


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