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Jenseits der Antimaterie

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Präsentation zum Thema: "Jenseits der Antimaterie"—  Präsentation transkript:

1 Jenseits der Antimaterie
Neue Teilchenphysik am LHC Peter Schleper Universität Hamburg Göttingen, Peter Schleper Göttingen,

2 Das Standard Modell: Teilchen und Kräfte
Materie-Teilchen: 1. Generation Entdeckungen 2. Generation: Muon, Strange Quark Vorhersage: Neutrino,Charm 3. Generation: Tau, Bottom Vorhersage: Neutrino, Top …wegen Symmetrie zur 1.Generation Naturkräfte: Elektromagnetismus Schwache Kraft Starke Kraft Gravitation ??? Peter Schleper Göttingen,

3 Grundbausteine der Natur
Austauschteilchen Materieteilchen Warum diese el. Ladungen ? e- : Proton: +1 Warum diese Massen ? Warum Unterschied für Fermionen und Bosonen ? Peter Schleper Göttingen,

4 Materie und Antimaterie Relativität und Quantentheorie
Einstein 1905: DIRAC 1928 : Quantentheorie: Teilchen  Wellen-Gleichungen Elektron hat Spin ½: zwei Freiheitsgrade Relativistische Quantentheorie: Lösung nur für 4 Freiheitsgrade Masse ist eine Form von Energie Aus Energie kann neue Masse entstehen E2 = m2c4 + P2 c2 E = + (m2c4 + P2 c2)1/2 _ Elektron + ??? Anti-Elektron Peter Schleper Göttingen,

5 Antimaterie: Entdeckung
Höhenstrahlung: Teilchen aus dem Kosmos Nachweis durch Ionisation in Nebelkammer (Kondensation) 1933: e+ e- e+   e+e- E: Energie aus Reichweite und Ionisation: ~20 MeV P: Impuls und Ladung aus Krümmung im B-Feld Masse wie Elektron, aber Ladung positiv Anti-Elektron = Positron Peter Schleper Göttingen,

6 Antimaterie II Höhenstrahlung Photo einer Teilchenreaktion
Peter Schleper Göttingen,

7 Vorhersagen Symmetrie der Natur
Lorentztransformationen lassen die Natur (physikalische Experimente) unverändert neue mathematische Struktur der Physik: Dirac Gleichung erlaubt nur eine (wenige) Lösungen: Dirac: 2 Lösungen mit 4 Freiheitsgraden Vorhersage neuer Natur-Phänomene: Teilchen und Antiteilchen mit Spin 1/2 Rel. QM  Antimaterie Eich-Symmetrie  Kräfte und Austausch-Teilchen Spin-Symmetrie  Supersymmetrische Teilchen Peter Schleper Göttingen,

8 Standard-Modell der Teilchen und Kräfte
Vorhersage von Z,W,Higgs, Selbstwechselwirkung Peter Schleper Göttingen,

9 Schwache Wechselwirkung und Higgs
Alle Experimente stimmen mit dem Standard Modell überein !! …falls das Higgs existiert und MH < 250 GeV LEP Beschleuniger: e+e-  …. Präzisionstest der Teilchenphysik Z0 W+W- Z0 Z0 Sonst: Widerspruch Alternativen ???? Peter Schleper Göttingen,

10 Starke Wechselwirkung im Proton HERA ep Beschleuniger
Momentaufnahme der Quantenfluktuationen im Proton ZEUS Experiment Peter Schleper Göttingen,

11 Impuls-Bild des Protons
Gluonen Valenz-Quarks (Quantenzahlen) einzelnes Quark/Gluon trägt fast gesammte Energie See- Quarks X = PQuark, Gluon / PProton Starke Wechselwirkung sagt Quark-Gluon & Gluon-Gluon Wechselwirkung korrekt vorraus Peter Schleper Göttingen,

12 Extrapolation des Standard-Modells
aelm, aschwach, as hängen durch Quanten-Korrekturen von Energie ab ! Supersymmetrie Standard Model Supersymmetrie Alpha_s figure Vereinheitlichung der Naturkräfte durch Supersymmetrie ?! bei 1016 GeV Peter Schleper Göttingen,

13 Spin / Supersymmetrie die neue Teilchen-Welt
1/2 Leptonen (e, ne, …) Quarks (u, d, …) 1 Gluonen W Z0 Photon (g) 2 Higgs Graviton Spin Standardteilchen Sleptonen (e, ne, …) Squarks (u, d, …) Spin Superpartner 1/2 Gluinos Wino Zino Photino ( g ) 3/2 Higgsino Gravitino ~ Andere Hinweise auf SUSY ? Entdeckung ? Leichtestes SUSY Teilchen ist stabil. Peter Schleper Göttingen,

14 Dunkle Materie im Kosmos
Gravitation ~ 1/r2  Rotationskurven (Keppler) Galaxie NGC6503 Sonnensystem Neue Form unsichtbarer Materie: “ Dark Matter = SUSY Teilchen ? Peter Schleper Göttingen,

15 LHC: Large Hadron Collider
CERN: Europäisches Zentrum für Teilchenphysik in Genf Proton-Proton Kollisionen bei GeV (bisher 2000 GeV) Faktor 1000 mehr Kollisionen als bisher Start: 2007 Jetzt: Bau der Experimente Peter Schleper Göttingen,

16 CMS Experiment: Compact Muon Solenoid
Deutsche Gruppen: D-CMS RWTH Aachen Uni. Hamburg Uni. Karlsruhe 38 Nationen 171 Institute 2250 Physiker Wachstum in 2005: 16 neue Institute Myon Driftkammern Silicon Strip Tracker Ziele: Entdeckung des Higgs und der Supersymmetrie Peter Schleper Göttingen,

17 Commissioning CMS with Cosmics
CMS Myon System CMS Cosmic Myons Commissioning CMS with Cosmics Peter Schleper Göttingen,

18 Silizium Spur-Detektor
Streifen Detektor: 220 m2 Si, Module 10 Mill. Streifen TEC R3 Modul Peter Schleper Göttingen,

19 Supersymmetrie - Simulation bei LHC
1 MB je Kollision alle 25 ns  Filter: Faktor 106  2 Petabyte Daten / Jahr  109 Ereignisse  Simulationen Peter Schleper Göttingen,

20 Entdeckung der Supersymmetrie
Komplexes Massenspektrum: Schlüssel fuer Brechung der Supersymmetrie Entdeckung von SUSY-Quarks bis zu Massen von 3 TeV Peter Schleper Göttingen,

21 Indirekte Hinweise auf SUSY
Genaue Messungen von Mt, MW erlauben Ausschluß des SM und Bestätigung von SUSY ?… Peter Schleper Göttingen,

22 Zukunft: e+e- Linear Collider (ECMS=1000 GeV)
Energie-Schwelle Higgs: e+e-  Z H Ecms > mZ + mH SUSY: paarweise sleptonen, charginos Peter Schleper Göttingen,

23 An der GUT Skala… Physik bei 1016 GeV: Extrapolation der
gemessenen SUSY-Massen zu hohen Energien: Vereinheitlichung der fundamentalenParameter der Natur: Kopplungen, Massen, Mischungswinkel Peter Schleper Göttingen,

24 Extrapolation der Naturgesetze
Kosmologie und Teilchen Peter Schleper Göttingen,

25 Entdeckungen bei LHC Meine persönliche Meinung:
SUSY als theoretisches Konzept ist überzeugend: Entdeckung schon sehr früh bei LHC Higgs: experimentell deutlich schwieriger Entdeckung dauert 2-3 Jahre… falls es existiert Überraschungen: durchaus möglich !!! Large extra dimensions neue Wechselwirkungen Peter Schleper Göttingen,

26 Experimenteller Urknall
Higgs Supersymmetry Extra Dimensionen Schwarze Löcher E=mc2 Materie – Antimaterie - Supermaterie Erzeugung Peter Schleper Göttingen,

27 Backup: Das CMS-Experiment Compact Muon Solenoid – 100m unter der Erde
CMS-Surface-Area LHC-Tunnel CMS-Halle Peter Schleper Göttingen,

28 Backup: Higgs Entdeckung bei CMS
gg  H   Massenverteilung der - Paare H Untergrund subtrahiert Ziel von CMS: Eindeutige Entdeckung des Higgs im gesamten Massen - Bereich Peter Schleper Göttingen,

29 Backup: QCD - Dynamik des Protons unter der Lupe
Hohe Energie: ep-Streuung ~ eq-Streuung! F2 beschreibt dynamische Struktur des Protons Q2: (Impulsübertrag)2 von e auf p [~1/Q] Elektron (Q2) x Proton HERA: Ideales Labor zur Untersuchung der Fluktuationen der Quantenfelder im Proton Gluonen und See-Quarks [ QPM: F2(x) = eq2 xq(x) ] Peter Schleper Göttingen,

30 Backup: Higgs Zerfälle am ILC
Große Genauigkeit für Test des SM ZHH Kopplung ! Peter Schleper Göttingen,

31 Backup: Theorien der Physik
Energie, Temperatur, -Zeit Peter Schleper Göttingen,


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