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1 Experimentelle Bausteine des Standardmodells und weitere Fragestellungen.

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Präsentation zum Thema: "1 Experimentelle Bausteine des Standardmodells und weitere Fragestellungen."—  Präsentation transkript:

1 1 Experimentelle Bausteine des Standardmodells und weitere Fragestellungen

2 2 Das magnetische Moment der Leptonen

3 3 g-2 Myon-Experiment am BNL (Brookhaven, USA)

4 4 Teilchenphysik und Kosmologie: Der Urknall

5 5 Fragen der Kosmologie an die Teilchenphysik: Weshalb gibt es im Universum mehr Materie als Anti-Materie? Woraus besteht das Universum? Was ist die Dunkle Materie? Woher kommt die Dunkle Energie? Antwort auf diese großen Fragen kann vermutlich die Physik des ganz Kleinen geben – die Elementarteilchenphysik

6 6 Die Verletzung der Parität Experiment von C.S.Wu Betazerfall von Kobalt-60 die gespiegelte Welt unterscheidet sich von der wirklichen

7 7 CP-Verletzung: das erste Experiment Christenson, Cronin, Fitch und Turlay: Brookhaven 1964 Nobelpreis 1980

8 8 Aufbau des Experimentes NA48 am CERN zur Messung der direkten CP-Verletzung

9 9 Zuletzt gefunden: das Top-Quark

10 10 Das Top-Quark

11 11

12 12 Der Neutrino-Detektor Superkamiokande (Japan)

13 13 Das Higgs-Boson Das Standardmodell kann nur dann richtig sein, wenn es noch ein weiteres Teilchen gibt: das Higgs-Boson. Es wurde allerdings noch nicht gefunden. Dennoch wurde das Standardmodell in vielen Präzisionsmessungen hervorragend bestätigt. Die Suche nach dem Higgs ist daher eine der großen Aufgaben der heutigen Physik.

14 14 Standardmodell funktioniert nur mit ursprünglich masselosen Teilchen! Masse entsteht erst durch die Wechselwirkung mit einem (hypothetischen) Higgs-Feld Durch spontane Symmetriebrechung ist das gesamte Universum von diesem Higgs-Feld durchdrungen Schwingungen in diesem Higgs-Feld erscheinen als Higgs-Teilchen, deren Nachweis am LHC / CERN in einigen Jahren gelingen soll Higgs Cartoon (inspired by Prof. Miller / University College London) Spontane Symmetriebrechung Energie Higgsfeld heißes Universum (kurz nach Urknall) kaltes Universum (kondensiert in einen asymmetrischen Zustand mit Higgsfeld) 0 v Teilchen sind masselos Teilchen haben nun Masse Das Higgs-Boson

15 15 Supersymmetrie Der Weg zur allumfassenden Theorie? Symmetrien spielen in der modernen Physik (wie in der Kunst) eine zentrale Rolle, da sich in ihnen die Grundprinzipien der Natur manifestieren. Die größte mögliche Symmetrie der Naturgesetze wird SUPERSYMMETRIE - kurz SUSY - genannt. Sie ist eine Symmetrie zwischen Materieteilchen (Fermionen) und Kräfteteilchen (Bosonen) und bietet eine Möglichkeit, unser heutiges Wissen über die Grundstruktur der Materie (das Standardmodell) in eine größere, umfassendere Theorie einzubetten.

16 16 Bosonen SUSY SUSY Teilchenspektrum. Grün: bekannte Teilchen des Standardmodells. Rot: gesuchte neue Teilchen. zu jedem derzeit bekannten Elementarteilchen sollte es ein supersymmetrisches Partnerteilchen geben Fermionen

17 17 SUSY-Teilchen im Experiment Die Suche nach diesen neuen supersymmetrischen Teilchen ist eine der vorrangigen Aufgaben der großen Experimente am Tevatron in den USA, am LHC im CERN und am geplanten e + e - Linear Collider. SUSY Teilchen können spektakuläre Signaturen durch Kaskadenzerfälle aufweisen.

18 18 LIGO ( Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, USA) Messung von Gravitationswellen

19 19 Aktuelle Fragen der Teilchenphysik (die zur Zeit experimentell untersucht werden) Wie bekommen die Teilchen eine Masse? (durch Wechselwirkung mit dem Higgs-Teilchen?) Warum sind diese Massen so unterschiedlich? Gibt es eine allumfassende (verborgene) Symmetrie wie Supersymmetrie (SUSY) Spiegelwelt zu den bekannten Teilchen. Welcher Natur sind die Dunkle Materie und Dunkle Energie des Universums? Warum gibt es mehr Materie als Antimaterie? Warum haben Neutrinos eine so kleine Masse? Gibt es eine Vereinigung aller Kräfte (Grand Unification), einschließlich der Gravitation? Gibt es noch weitere Dimensionen, D > 4 ? ( Stringtheorie, …)


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