Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Perspektiven der experimentellen Hochenergiephysik - Teil 1 135.284 Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Perspektiven der experimentellen Hochenergiephysik - Teil 1 135.284 Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie."—  Präsentation transkript:

1 Perspektiven der experimentellen Hochenergiephysik - Teil Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften c/o CERN/EP, CH-1211 Genf 23 Tel , GSM: http: //home.cern.ch/~wulz Nov. 2003

2 Literatur Theorie: M. Treichel: Teilchenphysik und Kosmologie, Springer-Verlag (2000) D. Griffiths: Introduction to Elementary Particles, J. Wiley and Sons (1987) Allgemein: B.R. Martin, G. Shaw: Particle Physics, J. Wiley and Sons (2nd ed. 1997) D. H. Perkins: Introduction to High Energy Physics, Cambridge U. Press (4th edition, 2000) Detektoren: W. R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag (2nd ed. 1994) Ch. Joram: Particle Detectors, CERN Academic Training Lectures (2002)

3 Webseiten Einführungen in die Teilchenphysik: Für Physiker/Studenten:

4 Hochenergiephysik = Elementarteilchenphysik Frage nach dem Aufbau und Zusammenhalt der Materie Lehre von Teilchen und ihren Wechselwirkungen

5 Hochenergiephysik Man benötigt umso höhere Energien, je kleiner die zu erforschenden Dimensionen sind. 1/GeV m 1/4 der Ausdehnung des Protons Wichtige Einheiten und Größen … Plancksches Wirkungsquantum = h/2 = MeVs 1 eV = Ws … Energieeinheit Masse des Protons: 938 MeV/c 2 = kg, Masse des Elektrons: MeV/c 2 = kg Anmerkung: c bzw. werden oft 1 gesetzt, so daß MeV bzw. GeV Energie, Impuls oder Masse darstellen können. p, E t Heisenberg'sche Unschärferelation

6 Die fundamentalen Kräfte

7 Sie tritt z.B. beim radioaktiven -Zerfall (z.B. 3 H 3 He) auf: LEPTONEN Teilchen ohne starke Wechselwirkung heißen LEPTONEN (z.B. Elektron, Müon, Neutrino). INTERMEDIÄREN VEKTORBOSONEN Die schwache Wechselwirkung wird durch die INTERMEDIÄREN VEKTORBOSONEN (W ±, Z) vermittelt. Diese sind fast 100 mal so schwer wie das Proton und wurden 1983/1984 an den Experimenten UA1 und UA2 des CERN SppS- Colliders entdeckt. Carlo Rubbia und Simon van der Meer bekamen für ihre entscheidenden Beiträge den Nobelpreis. 1 2

8 …for their decisive contributions to the large project which led to the discovery of the field particles W and Z communicators of weak interaction Nobelpreis 1984 C. Rubbia S. van der Meer

9 Die starke Wechselwirkung Sie hält Atomkerne zusammen. Teilchen, die eine starke Wechselwirkung besitzen, heißen HADRONEN. Sie sind aufgebaut aus QUARKS. Die starke Wechselwirkung kommt durch den Austausch von Teilchen zwischen den Quarks zustande. Diese heißen GLUONEN. Weder Gluonen noch Quarks existieren jedoch als freie Teilchen (CONFINEMENT).

10 Die starke Wechselwirkung Gluonen und Quarks tragen Farbladung (COLOR) QUANTENCHROMODYNAMIK Sichtbare Teilchen sind jedoch farbneutral. u d Proton u d u d u ududd + Neutron d

11 Yukawa - Theorie Meson Protonen und Neutronen in Kernen werden durch Feld angezogen. Das Feldquantum muß die Eigenschaften der starken Wechselwirkung repräsentieren, also u.a. relativ schwer aufgrund der kurzen Reichweite der Kernkraft sein. Yukawa postulierte, daß seine Masse bei ca. 300 m e liegen sollte. Es wurde Meson genannt (zwischen m e und m p ). Teilchen mit kompatibel scheinenden Eigenschaften wurden tatsächlich in der kosmischen Strahlung gefunden. Jedoch stellten sich dann Diskrepanzen bei Massen- und Lebensdauermessungen sowie eine nur schwache WW mit Atomkernen heraus. Was gefunden wurde, waren Müonen.

12 + + + Lattes, Powell, Occhialini, Muirhead (1947) Pic du Midi - Observatorium Marshak, Bethe: Müonen könnten Zerfallsprodukte von schwereren Teilchen sein, die ihrerseits Yukawas Mesonen sein könnten. Tatsächlich wurden die -Mesonen (Pionen) mit Yukawas Feldquanten identifiziert. Ihre Zerfallsprodukte, die Müonen, haben nichts mit der starken Wechselwirkung zu tun. Sie zerfallen meist vor Erreichen der Erdoberfläche in Elektronen und zwei Neutrinos: m e

13 1947 sah es so aus, als ob die größten Probleme der Elementarteilchenphysik mehr oder weniger verstanden wären, bis auf die Rolle des Müons (I. Rabi: W