Das Higgs-Teilchen - Der letzte Baustein im Standard Modell

Präsentation zum Thema: "Das Higgs-Teilchen - Der letzte Baustein im Standard Modell"—  Präsentation transkript:

1 Das Higgs-Teilchen - Der letzte Baustein im Standard Modell
Warum ist das Higgs so wichtig? Amand Fäßler, Tübingen.

2 Geeichte Maße; Lokale Eichung
Lokale Längen-Eichung: Ulmer Elle, Augsburger Elle, Nürnberger Elle, …. Globale Längen-Eichung (Napoleon): Meter Messwert unabhängig von lokaler Eichung  Länge = 0 Masse der Elementarteilchen unabhängig von lokaler Eichung  Masse = 0 Amand Fäßler, Tübingen

3 Invariant gegen diese lokalen Eichungen war nur die Länge und die Masse „null“.
Eine lokale Eichung muss möglich sein, denn kein Ort ist vor dem anderen ausgezeichnet! Doch die Forderung nach lokaler Eichinvarianz der Massen führt automatisch für alle Kräfte-Teilchen (elektromagnetische Kräfte, Schwache Wechselwirkung, Kernkräfte) dazu, dass die Masse verschwindet. Dies wird auf alle Teilchen erweitert. (Alle Massen null.) Amand Fäßler, Tübingen

4 Das Higgs-Teilchen gibt den Elementarteilchen Masse und erhält die Eichinvarianz durch den Higgs-Mechanismus. Peter Higgs von der Universität Edinburgh, Jahre; 1964 an „Physical Review Letters“ abgelehnt in „Physics Letters“ veröffentlicht. Amand Fäßler, Tübingen

5 Peter Higgs von der Universität Edinburgh geb. 1929 (83 Jahre)
4. Juli 2012 im CERN/GENF bei der Vorstellung der Entdeckung des Higgs-Teilchens. Amand Fäßler, Tübingen

6 Standard Modell ein elementatarteilchen
Materie-Teilchen Kräfte-Teilchen Amand Fäßler, Tübingen

7 Potential des Higgs-Teilchens als Funktion seiner Wellenfunktion F
Amand Fäßler, Tübingen

8 Das Higgs-Teilchen ist ein Flavor-Dublett wie das Proton-Neutron-Paar oder die up und down-Quarks. (Higgs hat Flavor-Ladung) Da das Higgs mit seiner Flavor-Ladung interagiert, kann es nur mit Teilchen mit Flavor-Ladung wechselwirken. Photon = g = Isospin-Singulett (Hat keine Flavor-Ladung); Gluon = g = Isospin-Singulett (Hat keine Flavor-Ladung); Amand Fäßler, Tübingen

9 Wechselwirkung des Higgs mit den Elementar-Teilchen
Wechselwirkung des Higgs mit den Elementar-Teilchen. Diese erhalten Masse. Amand Fäßler, Tübingen

10 Coulomb-Kraft zwischen zwei Elektronen
Photonaustausch mit masse „null“. Amand Fäßler, Tübingen

11 Globale Eichung bei Wellenfunktionen y(Ort, Zeit) der Elementarteilchen
Realteil Imaginärteil 1 i -1 Umeichung von y: Amand Fäßler, Tübingen

12 Amand Fäßler, Tübingen

13 Lokale Eichung bei Wellenfunktionen:
Durch Einführung des „Higgs“ konnte Peter Higgs 1964 die lokale Eichinvarianz wieder herstellen. Lokale Wahl (Eichung) vom Winkel f(Ort,Zeit) und endliche Masse erfordert das HiggsTeilchen! Amand Fäßler, Tübingen

14 Elektrische Ex, Ey, Ez und magnetische Felder Bx, By, Bz mit der Metrik (1, -1, -1, -1)
Skalar Produkt: Vierer-Impuls x Vierer-Ort: Amand Fäßler, Tübingen

15 Eichinvarianz für WW-Teilchen
Diese sind invariant unter der Eichtransformation: Amand Fäßler, Tübingen

16 Szenarium: Beim Urknall sind sehr viele Higgs-Teilchen entstanden. Bei der Expansion und Abkühlung zerfallen sie nicht. CDU-Parteimitglieder im Foyer bei einem Parteitag und Frau Merkel kommt herein. Amand Fäßler, Tübingen

17 Frau Merkel auf dem CDU-Parteitag
Frau Merkel erhält eine große effektive Masse Amand Fäßler, Tübingen

18 Amand Fassler, Tübingen
Der „Large Hadron Collider“(LHC) bei Genf ist ein Ringbeschleuniger von 27 km Länge mit einer Kollisionsenergie von Proton auf Proton von 4+4 = 8 [TeV] = 8*1012 [eV] = 8 Billionen [eV]. 4 TeV Protonen Amand Fassler, Tübingen

19 Beschleuniger-Verbund am CERN in Genf.
(LHC 2008) 10 TeV (LHC 2010) 7 TeV 2012 : 8 TeV 450 GeV 25 GeV Im Ring: 1700 Biegemagnete und 1700 Fokussierungsmagnete mit Einschuß über Magnete Amand Fassler, Tübingen

20 Entstehung von HIGGS-Teilchen bei der Kollision zweier Protonen am LHC/CERN.
4+4 = 8 TeV = 8 Billionen [eV] bis Ende Dann 2 Jahre Umbau auf 7+7 = 14 [TeV] =14 Billionen[eV]. Amand Fäßler, Tübingen

21 Untergrundtunnel mit Experimente
ATLAS, CMS und andere und Lastaufzügen 27 km lang und etwa 100 Meter tief. Amand Fassler, Tübingen

22 Teil der 27 km langen Strahlführung und Beschleunigungsstrecke des
„Large Hadron Colliders“. Amand Fassler, Tübingen

23 Blick auf den ATLAS-Detektor
Amand Fäßler, Tübingen

24 Amand Fäßler, Tübingen

25 Proton-Proton-Kollision am LHC
Amand Fäßler, Tübingen

26 Ereignis bei CMS/CERN Amand Fäßler, Tübingen

27 Ereignis beim ATLAS Amand Fäßler, Tübingen

28 Zerfall des Higgs in zwei Gamma -Quanten
Masse(HIGGS) = 126 GeV Amand Fäßler, Tübingen

29 Amand Fäßler, Tübingen

30 ATLAS-Messung im zwei Gamma-Zerfall H  g+g als Funktion der Masse des zerfallenden Teilchens.
Amand Fäßler, Tübingen

31 CMS-Messung im zwei Gamma-Zerfall H  g+g als Funktion der Masse des zerfallenden Teilchens.
Amand Fäßler, Tübingen

32 ENDE Einige offene Fragen:
Gibt es nur drei Familien? (Leptonen: e + m + t) Wie berechnet man die Massen der Teilchen? Wie ist die elektrische Ladung bestimmt Alle Kräfte gleich? Elektrisch=Magnetisch=Schwach (ja) Elektromagn. = Schwach = Kernkraft? (Große Vereinh.) Elektrisch=Schwach=Kernkraft=Schwerkraft??? Physik jenseits des Standard Modells. ENDE Amand Fäßler, Tübingen