Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Elementar und Unteilbar? Revolutionen der Teilchenphysik Peter Schleper Hamburg, 3.2.2004.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Elementar und Unteilbar? Revolutionen der Teilchenphysik Peter Schleper Hamburg, 3.2.2004."—  Präsentation transkript:

1 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Elementar und Unteilbar? Revolutionen der Teilchenphysik Peter Schleper Hamburg,

2 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Revolutionen jenseits von Feuer Erde Wasser Luft … Erklaerung makroskopischer Effekte

3 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Materie und Antimaterie Relativitaet und Quantentheorie DIRAC 1928 :Einstein 1905: Masse ist eine Form von Energie Aus Energie kann neue Masse entstehen Quantentheorie: Teilchen Wellen-Gleichungen Elektron hat Spin ½: zwei Freiheitsgrade Relativistische Quantentheorie: Loesung nur fuer 4 Freiheitsgrade E 2 = m 2 c 4 + P 2 c 2 E = + (m 2 c 4 + P 2 c 2 ) 1/2 _ Zwei Loesungen: Elektron + ??? Anti-Elektron

4 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Vorhersagen Symmetrie der Natur: Lorentztransformationen lassen die Natur (physikalische Experimente) unveraendert neue mathematische Struktur der Physik: Dirac Gleichung erlaubt nur eine (wenige) Loesungen: Dirac: 2 Loesungen mit 4 Freiheitsgraden Vorhersage neuer Natur-Phaenomene: Teilchen und Antiteilchen mit Spin 1/2 Theorem von Noether: Aus Symmetrie folgt Erhaltungsgroesse (z.B.: Energie und Impulserhaltung) 1.Rel. QM Antimaterie 2.Eich-Symmetrie Kraefte und Teilchen 3.Spin-Symmetrie Super-Teilchen

5 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Antimaterie: Entdeckung Hoehenstrahlung: Teilchen aus dem Kosmos Nachweis durch Ionisation in Nebelkammer (Kondensation) E: Energie aus Reichweite und Ionisation: ~20 MeV P: Impuls und Ladung aus Kruemmung im B-Feld Masse wie Elektron, aber Ladung positiv Anti-Elektron = Positron E 2 = m 2 c 4 + P 2 c 2 e+e+ e+e+ e-e- g e + e - E = 1 eV typisch fuer chemische Bindung 1933:

6 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Antimaterie II Photo einer Teilchenreaktion Hoehenstrahlung

7 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Teilchen-Erzeugung

8 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Beschleuniger Erzeugung von Teilchen und Antiteilchen Hoehere Energie: 1. Aufloesungsvermoegen 2. Entdeckungen neuer, schwerer Teilchen In Hamburg: HERA: 300 x 10 9 eV In Genf: LEP: 200 x 10 9 eV LHC: x 10 9 eV Aufloesungsvermoegen: m

9 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 LHC: der Large Hadron Collider CERN: Europaeisches Zentrum fuerTeilchenphysik in Genf Proton-Proton Kollisionen bei GeV Faktor 1000 mehr Kollisionen als bisher Start: 2007

10 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Moderne Detektoren Praezision durch Halbleiter-Technologie Diode in Sperrichtung: Strom nur bei Ionisation durch Teilchen Aufloesung (Ort): 10 m m Impulsmessung im Magnetfeld: bis ca eV Teil eines Si-Wafers Teilchen-Rekonstruktion

11 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 CMS: das Compact Muon Solenoid Experiment bei LHC 50 x 10 6 elektronische Kanaele 8 Peta-Byte Daten pro Jahr

12 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 CMS Detektor Im Vergleich: ZEUS

13 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Das Standard Modell: Teilchen und Kraefte Materie-Teilchen: 1. Generation Entdeckungen 2. Generation: Muon, Strange Quark Vorhersage: Neutrino,Charm 3. Generation: Tau, Bottom Vorhersage: Neutrino, Top Naturkraefte: 1.Elektromagnetismus 2.Schwache Kraft 3.Starke Kraft 4.Gravitation ??? …wegen Symmetrie zur 1.Generation

14 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Grundbausteine der Natur Warum diese Teilchen ? Warum diese Massen ? Higgs Teilchen !? Warum Unterschied fuer Fermionen und Bosonen ? Supersymmetrie !? Austauschteilchen Materieteilchen

15 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Eich-Theorie Quantenm. Spez. Relativit. Quantenfeldtheorie Eichsymmetrien Herleitung der Naturkraefte elektromagn., starke, schwache Kraft Theorem: Nur Eichtheorien liefern physikalisch sinnvolle Resultate Quantentheorie: Teilchen folgen Wellengleichungen Nur Betrag der Wellen ist beobachtbar: Phase der Welle ist beliebig: Y e i a laesst Experiment unveraendert Symmetrie der Natur: Erhaltung der Elektr. Ladung g, Z,W,g haben Spin 1 Form der Kraefte Alle Teilchen in kompletten Generationen Vorhersage Charm, Top, Neutrinos Es muss ein Higgs Teilchen geben Higgs wechselwirkt mit Masse Quantenkorreturen Selbstwechselwirkung von Z,W,g,H

16 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 HERA: Starke Kraft im Proton ZEUS

17 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 HERA Starke Wechselwirkung sagt Quark-Gluon Wechselwirkung korrekt vorraus Quark und Gluon Dichte: Quantenphysik im Proton

18 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Das Standard-Modell mit Higgs LEP: e + e - …. Praezisionstest der Teilchenphysik Z0Z0 Z 0 W+W-W+W- Alle Experimente stimmen mit dem Standard Modell ueberein !! …falls das Higgs existiert und M H < 200 GeV Sonst: Widerspruch Alternativen ????

19 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Higgs bei LHC Higgs Entdeckung unvermeidbar (falls es existiert) Gluonen aus Protonen: gg H

20 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Das Standard-Modell 19 Teilchen, 26 freie Naturkonstanten Ist das ALLES ? Bauprinzip ? Vereinfachungen ? Vereinheitlichungen ?

21 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Theorien der Physik Energie, Temperatur, -Zeit

22 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Extrapolation der Naturgesetze Kosmologie und Teilchen

23 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Supersymmetrie Symmetrie zwischen Fermionen (Sin 1 /2, 3/2) und Bosonen (Spin 0, 1, 2) Jedes Teilchen bekommt ein Partnerteilchen 1/2 Leptonen (e, e, …) Quarks (u, d, …) 1Gluonen W Z 0 Photon ( ) 0 2 Higgs GravitonSpinStandardteilchen Sleptonen (e, e, …) Squarks (u, d, …) SpinSuperpartner0 1/2GluinosWinoZino Photino ( ) 1/2 3/2 Higgsino Gravitino ~ ~~ ~ ~ Photino kann nicht zerfallen ! Eich-Wechselwirkungen bleiben

24 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Hinweise auf Supersymmetrie: Kopplungen Quantenkorrekturen beeinflussen NaturKonstanten Standard-Modell: keine Vereinheitlichung Supersymmetrie: Vereinheitlichung

25 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Hinweise auf Supersymmetry Dunkle Materie im Kosmos Gravitation ~ 1/r 2 Rotationskurven (Keppler) Abweichung von Keppler Gesetzen oder Neue Form unsichtbarer Materie: Dark Matter im HALO Sonnensystem Galaxie NGC6503

26 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Dunkle Materie im Kosmos Aus Beobachtung weit entfernter Supernova Expolsionen Kosmologische Dichte Dunkle Energie (Kosmologische Konstante) Dunkle Energie (Kosmologische Konstante) Dunkle Dunkle Materie Materie Dunkle Dunkle Materie Materie Normale Materie Normale Materie (davon nur ca. (davon nur ca. 10% leuchtend) 10% leuchtend) Normale Materie Normale Materie (davon nur ca. (davon nur ca. 10% leuchtend) 10% leuchtend) Neutrinos Neutrinos min. 0.1% min. 0.1% max. 6% max. 6% Neutrinos Neutrinos min. 0.1% min. 0.1% max. 6% max. 6% Unbekannte Form der Materie: Photino ???

27 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Supersymmetrie am LHC Simulation Supersymmetrischer Ereignisse bei LHC Supersymmetrie kann mit grosser Wahrscheinlichkeit gefunden werden

28 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Stand der Physik Ein Zitat: …it seems probable that most of the grand underlying principles of Physical Science have been firmly established and that further advances are to be sought chiefly in the rigorous applications of these principles to all the phenomena which come under our notice. … An eminent physicist has remarked that the future truths of Physical Science are to be looked for in the sixth place of decimals. Aus: Physics Curriculum Uni. Chicago, Kurz danach: Roentgen Strahlung, Entdeckung des Elektrons, Atom = Kern+Huelle, Relativitaetstheorie, Quantenmechanik Bald: Higgs, SUSY

29 Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Experimenteller Urknall Higgs Supersymmetry Extra Dimensionen Schwarze Loecher


Herunterladen ppt "Peter Schleper Revolutionen der Teilchenphysik Februar 2004 Elementar und Unteilbar? Revolutionen der Teilchenphysik Peter Schleper Hamburg, 3.2.2004."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen