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Wechselwirkung: –Kraftwirkung zwischen Teilchen –Verantwortlich für Teilchen-Zerfälle und Produktion 4 fundamentale Wechselwirkungen –Gravitation (Schwerkraft)

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Präsentation zum Thema: "Wechselwirkung: –Kraftwirkung zwischen Teilchen –Verantwortlich für Teilchen-Zerfälle und Produktion 4 fundamentale Wechselwirkungen –Gravitation (Schwerkraft)"—  Präsentation transkript:

1 Wechselwirkung: –Kraftwirkung zwischen Teilchen –Verantwortlich für Teilchen-Zerfälle und Produktion 4 fundamentale Wechselwirkungen –Gravitation (Schwerkraft) –Elektromagnetismus –Schwache Wechselwirkung –Starke Wechselwirkung Konzept der Wechselwirkungen N S q q p p n n n n p p p p p n n n p p n p n p

2 Gravitation (Schwerkraft)

3 Die Coulombkraft

4 Schwache Wechselwirkung – Der pp-Zyklus der Sonne

5 Der ß-Zerfall im Bild des Standardmodells

6 Starke Wechselwikung – Quarks: Bausteine der Atomkerne

7 Das Quark-Gluon-Plasma

8 Quarks, Bausteine der Hadronen NameLadungMasse in GeV/c 2 up2/ down-1/30.01 charm2/31.5 strange-1/30.15 top2/3175 bottom-1/34.5 Proton GeV/c 2 Meson 2 Quarks 1 eV= Joule 1 eV/c 2 = kg 1 GeV/c 2 =10 9 eV/c 2

9 Die Leptonen NameLadungMasse in GeV/c 2 Elektron Elektron Neutrino0? Myon0.1 Myon Neutrino0? Tau1.8 Tau Neutrino0? 1 eV= Joule 1 eV/c 2 = kg 1 GeV/c 2 =10 9 eV/c 2

10 Prinzip von Kraftwirkungen Zu jeder Wechselwirkung gehört eine Ladung Nur Teilchen mit entsprechender Ladung spüren Wechselwirkung Wechselwirkung erfolgt über Austausch von Botenteilchen AbstoßendAbstoßend AnziehendAnziehend

11 Die 4 fundamentalen Wechselwirkungen Name der KraftReichweiteSt ärke Austauschteilchen stark m~18 Gluonen elektro-magnetischunendlich~10 -3 Photon schwach m~10 -5 W + W - Z Gravitationunendlich~ Graviton

12 Was ist eigentlich eine Ladung? Eine Fundamentale Eigenschaft eines Teilchens Ladungen sind Additiv: Ladung(A+B) = Ladung(A) + Ladung(B) Ladungen kommen nur in Vielfachen einer kleinsten Ladungsmenge vor Ladung ist erhalten, d.h. sie entsteht weder neu, noch geht sie verloren Mehr wissen wir (noch) nicht

13 Die elektromagnetische Kraft Ladung: elektrische Ladung Q Arten: 1 Ladungsart: Zahl, positiv oder negativ Botenteilchen: Photon Eigenschaften: elektrisch neutral: Q=0 masselos : m=0 Teilchen Up Down Neutrino Elektron Ladung +2/3 -1/3 O -1 Besonderheiten: –Unendliche Reichweite –Makroskopisch beobachtbar (Versuch) –Magnetfelder lenken elektrisch geladene Teilchen ab, umso weniger je höher deren Energie ist (Versuch)

14 Die starke Kraft Ladung: starke Ladung Arten: 3 Ladungsarten: Farbe, plus jeweilige Antifarbe Botenteilchen: 8 Gluonen Eigenschaften: tragen selber je 1 Farbe und Antifarbe masselos : m=0 Teilchen Up Down Neutrino Elektron Ladung r, b, g r, b, g - - Besonderheiten: –Endliche Reichweite ca 1 fm –Hält p, n und Atomkern zusammen –Makroskopisch nicht beobachtbar, außer radioaktiver Zerfall Heliumkerne (Versuch)

15 Die schwache Kraft Ladung: schwache Ladung ( I 1, I 2, I 3 ) Arten: 1 Ladungsart: Zahlentriplett Botenteilchen: W -, Z 0, W + Eigenschaften: tragen selber schwache Ladung: I 3 = -1, 0, 1 Masse : m = 80 – 90 GeV Teilchen Up Down Neutrino Elektron I 3 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 Besonderheiten: –Endliche Reichweite ca fm –Makroskopisch nicht beobachtbar, außer Brennen der Sonne Radioaktiver Zerfall des Neutrons Analog: Zerfall des Myons µ e

16 Das Neutrino Geisterteilchen Postuliert 1931, elektr. neutraler Partner des Elektrons Extrem kleine Masse (< 1 / Elektronmasse) Sehr schwache Wechselwirkung (kann ohne Wechselwirkung die Erde durchfliegen) Nachweis 1956: von Reaktorneutrinos pro Sekunde und mm 2 nachgewiesen in 10 Kubikmeter Wasser : 3 pro Stunde 400 Neutrinos / Kubikzentimeter überall im Universum

17 Antimaterie Zu jedem Bausteinteilchen existiert ein Antiteilchen mit umgekehrten Ladungsvorzeichen Sonst sind alle Eigenschaften (Masse, Lebensdauer) gleich Aus Botenteilchen können paarweise Materie- und Antimaterieteilchen entstehen Umgekehrt können Sich diese wieder zu Botenteilchen (Energie) vernichten

18 Antimaterie: Ein "Spiegelbild" der Materie

19 Teilchen-Antiteilchen Vernichtung bei CERN

20 Zusammenfassung Kräfte Die unterschiedlichen Ladungen bewirken unterschiedliche Kräfte zwischen Teilchen Sie erklären auch das unterschiedliche Verhalten in den Detektoren Sowie die Bildung von Teilchenjets aus Quarks

21 Das vollständige Set der Bausteinteilchen Das 4er Set der 1.Baustein-Generation wiederholt sich genau 2 Mal Niemand weiss warum

22 Zusammenhang Teilchenphysik - Kosmologie heißes Universum alle Teilchen haben hohe Energie (Temperatur) und kollidieren unkontrolliert gezielte, kontrollierte einzelne Kollisionen und deren Aufzeichnung Teilchenkollision bei hohen Energien

23 Rückblick zum Urknall durch Experimente gesichert im Bereich von Theorien

24 Schlussübersicht


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