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Hartmut Abele, University of Heidelberg 1 Standardmodell der Teilchenphysik Input: Principia: -Eichprinzip angewandt auf U(1) x SU(2) x SU(3) -Lorentzinvarianz:

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Präsentation zum Thema: "Hartmut Abele, University of Heidelberg 1 Standardmodell der Teilchenphysik Input: Principia: -Eichprinzip angewandt auf U(1) x SU(2) x SU(3) -Lorentzinvarianz:"—  Präsentation transkript:

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2 Hartmut Abele, University of Heidelberg 1 Standardmodell der Teilchenphysik Input: Principia: -Eichprinzip angewandt auf U(1) x SU(2) x SU(3) -Lorentzinvarianz: x = Lx -CPT,...Invarianz Output: -Wechselwirkungen -Bewegungsgleichungen Maxwell, Schrödinger, Dirac -Existenz der Photonen, Gluonen, W ±, Z 0 (Träger der WW) -Erhaltung der Ladungen (Quelle der WW) Fazit: SM ist sehr erfolgreich -z.B. als Basis für Technologie, Chemie, Mol.biologie D. Dubbers 2007

3 Hartmut Abele, University of Heidelberg 2

4 3 D. Dubbers jedoch unvollständig! ungelöste Probleme (DPG 2007): -3 Teilchenfamilien (#1) -12 Massen (#2) -4 Phasen der Quarkmischung (#1) -4 Phasen Leptonmischung -Paritätsverletzung (#1) -Gravitation (#2) -CP-Verletzung und die Baryon-Asymmetrie des Universums (#2) -Massen- und Energiedichte des Universums (#1,2) Frage: gibt es eine universelle Lösung zu allen verbleibenden Frage? Falls ja, dann findet diese Vereinheitlichung voraussichtlich bei extrem hohen Energien statt! Theorie: Antibaryon-Dichte = Baryon-Dichte ~ Photon Dichte Messung: Antibaryon-Dichte << Baryon-Dichte ~ Photon Dichte ( Neutron größter Einzelfehler) mögliche Erklärung: Verletzung der 'CP-Symmetrie (#3) Info aus BBN + n bzw.WMAP

5 Hartmut Abele, University of Heidelberg 4 Antwort: Präzisionsmessungen bei niederen Energien Unbekannter Prozess bei unerreichbar hoher Energie, z.B. M ~ GeV - hat einen Propagator, -der vom Arbeitsbereich z.B. 1 neV bzw GeV unabhängig ist - und klein ist: benötigt wird: Hohe Präzision, die bei niederen Energien am größten ist

6 Hartmut Abele, University of Heidelberg 5 = 1/ GeV, LEP-energy at CERN = 1/128

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

8 Hartmut Abele, University of Heidelberg 7 Standardmodell der Teilchenphysik Input: Principia: -Eichprinzip angewandt auf U(1) x SU(2) x SU(3) -Lorentzinvarianz: x = Lx -CPT,...Invarianz Output: -Wechselwirkungen -Bewegungsgleichungen Maxwell, Schrödinger, Dirac -Existenz der Photonen, Gluonen, W ±, Z 0 (Träger der WW) -Erhaltung der Ladungen (Quelle der WW) Fazit: SM ist sehr erfolgreich -z.B. als Basis für Technologie, Chemie, Mol.biologie D. Dubbers 2007

9 Hartmut Abele, University of Heidelberg 8 Gamma Matrizen

10 Hartmut Abele, University of Heidelberg 9 Drei Besonderheiten des Standardmodells 1. Paritätsverletzung Neutron -Zerfall n n Lebensdauer ~ 15 min n n -Endpunktenergie: E max = 782 keV V-A Theorie: Vektorkopplung: g V = G F V ud f 1 (q 2 0) Axialvektorkopplung: g A = G F V ud g 1 (q 2 0) Verhältnis = g A / g V Frage: V+A (W R, ), S, T?

11 Hartmut Abele, University of Heidelberg 10 Neutron Beta Decay Electron Neutron Spin Electron Neutron Spin A W( )={1+ v/c PA cos( )} Detector

12 Hartmut Abele, University of Heidelberg 11 Correlation measurements in -decay Electron Proton Neutrino Neutron Spin A B C Observables in neutron decay: Lifetime Spin Momenta of decay particles Observables in neutron decay: Lifetime Spin Momenta of decay particles n p e e a D R N

13 Hartmut Abele, University of Heidelberg 12 Parameters and Observables Parameters Strength: G F Quark mixing: V ud Ratio: = g A /g V Observables Lifetime Correlation A Correlation B Correlation C Correlation a Correlation D Correlation R Beta Spectrum Proton Spectrum Polarized Spectra Beta Helicity Electron Proton Neutrino Neutron Spin A B C

14 Hartmut Abele, University of Heidelberg 13 Coefficient A Coefficient A and lifetime determine V ud and Electron Neutron Spin Electron Neutron Spin A W( )={1+ v/c PA cos( )} = g A /g V No coincidences !

15 Hartmut Abele, University of Heidelberg 14 For correlation coefficient A measurements… Neutrons: 160 Mio Polarizer: % Spin Flipper: % Analyzer: 100 % 3 He-cells Spectrometer

16 Hartmut Abele, University of Heidelberg 15 Neutron Production at the ILL

17 Hartmut Abele, University of Heidelberg 16 Technische Entwicklungen UHD Neutrograph, Radio- und Tomographiestation

18 Hartmut Abele, University of Heidelberg 17 Technische Entwicklungen FIRMENGRÜNDUNGEN: 2001 SDH Neutronenoptik H. Haese 2007 CASCADE große superschnelle n-Detektoren M. Klein et al.

19 Hartmut Abele, University of Heidelberg 18 Neutronenradiographie Sendung Campus-TV, ab 23. März 2007

20 Hartmut Abele, University of Heidelberg 19 Common Rail Diesel Injector time resolution of 100 µs Integration of images per time step Pressure at the order of 350 bar 50 mm 10 mm 500 µs 800 µs 700 µs600 µs 0.8 % 0% 0.4% From M. Engelhardt, Diplomathesis, TUM Equipment supplied by Robert Bosch GmbH, Stuttgart

21 Hartmut Abele, University of Heidelberg 20 Neutron Production

22 Hartmut Abele, University of Heidelberg 21 B. Maerkisch, D. Dubbers, H.A. et al. Virtually no systematic errors - background - edge effect - mirror effect PERKEO III 20 October 2006 – 11 April 2007 to beamstop

23 Hartmut Abele, University of Heidelberg 22 PERKEO III

24 Hartmut Abele, University of Heidelberg 23 Results PERKEO II (2006) Spectra Dissertation D. Mund, 2006

25 Hartmut Abele, University of Heidelberg 24 Result for A Dissertation D. Mund, 2006

26 Hartmut Abele, University of Heidelberg 25 Beamrelated Background Collimation system < 0.15 s -1 Det. 0 Det. 1 Fitregion Electron- Spectrum Beamline BG

27 Hartmut Abele, University of Heidelberg 26

28 Hartmut Abele, University of Heidelberg 27 Recommended value for lambda = Calculate SM Lifetime = 882 ± 1.0 s -vs ± 0.7 s PDG vs ± 0.7 s Serebrov et al. 2002: result: A = (8) = (19) 2006: result: A = (40) = (11)

29 Hartmut Abele, University of Heidelberg 28 Collaboration PERKEO ILL Grenoble J. Last, U. Mayerhofer, O. Zimmer, V. Nesvizhevsky, T. Soldner, A. Petoukhov Universität Heidelberg Stefan Baeßler, C. Raven, T. Müller, C. Metz, M. Astruc Hoffmann, Uta Peschke, Jürgen Reich, Bernhard Brand, Michael Kreuz, Ulrich Mayer Daniela Mund, Christian Plonka, Christian Vogel, Bastian Märkisch, Markus Brehm, Jochen Krempel, Marc Deissenroth, Marc Schumann, Alexander Kaplan, Daniel Wilkin, Dirk Dubbers, H.A. U. Mainz S. Baeßler FZK F. Glück


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