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Kinderuni 2011 Besuch im Teilchenzoo Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der ÖAW & TU Wien c/o CERN, Genf Juli 2011.

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1 Kinderuni 2011 Besuch im Teilchenzoo Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der ÖAW & TU Wien c/o CERN, Genf Juli 2011

2 Kinderuni 2011 Woraus bestehst du? Woraus bestehen die Sterne? Woraus besteht dans ganze Weltall? Was hält das Universum zusammen? War das Universum immer schon so, wie es heute ist? Wird das Universum sich verändern? Wie können Teilchenbeschleuniger wie der LHC (Large Hadron Collider) beitragen,um Antworten auf diese Fragen zu finden?

3 Kinderuni 2011 Bausteine der Materie Die bekannte Materie besteht aus ATOMEN Atome bestehen aus Protonen, Neutronen und Elektronen Protonen und Neutronen bestehen aus Quarks Protonen und Neutronen gehören zu den Hadronen Protonen Neutronen Elektronen C.-E. Wulz3

4 Kinderuni 2011C.-E. Wulz4 Wie kann ich die Bausteine finden? Kann ich sie vielleicht anschauen?

5 Kinderuni 2011C.-E. Wulz5 Lichtmikroskop Rastertunnelmikroskop Elektronenmikroskop Joghurt-Bazillen EHEC-Bakterien Goldatome

6 Kinderuni 2011 URKNALL LHC Bekannte und vielleicht neue Teilchen? ELEKTRON QUARK ATOMKERN PROTON, NEUTRON Radius der Erde RNS Moleküle, Viren Radius des sichtbaren Universums HUBBLE TELESKOP TEILCHENSTRAHLEN ATO M Das UNIVERSUM 6 Wir brauchen also verschiedene Geräte, um verschiedene Größen von Dingen beobachten zu können. Teilchenbeschleuniger können die winzigsten Bausteine des Universums erforschen. Mikroskope für das Allerkleinste: Beschleuniger C.-E. Wulz

7 Kinderuni 2011 Hast du zu Hause einen Teilchenbeschleuniger? C.-E. Wulz7Kinderuni 2011

8 Von der Fernsehröhre bis zum LHC C.-E. Wulz Elektronen aus einem erhitzten Draht fliegen zum Plus-Pol (Gitter). Einige fliegen durch die Löcher und treffen auf einen fluoreszierenden Schirm. Dabei entsteht das Bild. Magnete lenken den Teilchenstrahl ab und bündeln ihn. C.-E. WulzKinderuni 20118

9 C.-E. Wulz Batteriebeschleuniger Batterie Proton (+) Batterien im richtigen Moment umgepolt! 9 Kinderuni 2011

10 C.-E. Wulz10 CERN – Linac 2 Driftröhren LHC Protonenquelle C.-E. Wulz10Kinderuni 2011

11 C.-E. Wulz11 LHC Hochfrequenzkavität Batterie

12 Kinderuni 2011 LHC Magnete Blau: Kreisbahn Rot: Bündelung C.-E. Wulz12

13 Proton Digitalkamera: Detektor oder Experiment C.-E. Wulz13 Kinderuni 2011

14 C.-E. Wulz14 ATLAS-Experiment

15 Kinderuni 2011 C.-E. Wulz15 CMS-Experiment Kinderuni 2011

16 Moriond, March 2011 Ereignis im CMS-Experiment Spuren von Teilchen, die bei der Kollision im LHC entstanden sind C.-E. Wulz16 Kinderuni 2011

17 Quarks Lepton uud = Proton udd = Neutron Bausteine für alles Greifbare z.B. Menschen, Tiere, Sterne, Planeten, … up down Elektron C.-E. Wulz 17 Kinderuni 2011

18 Building an Atom Protonen Neutronen Multiply by billions and billions and billions and billions… Heliumatom Elektronen C.-E. Wulz 18 Kinderuni 2011

19 Building an Atom protonsneutrons Multiply by billions and billions and billions and billions… electrons Helium Atom C.-E. Wulz 19 Kinderuni 2011

20 Building an Atom protonsneutrons Multiply by billions and billions and billions and billions… electrons Helium Atom C.-E. Wulz 20 Kinderuni 2011

21 Protonen Neutronen Multiply by billions and billions and billions and billions… Elektronen Heliumatom Wir bauen ein Atom C.-E. Wulz 21 Kinderuni 2011

22 Building an Atom protonsneutrons Multiply by billions and billions and billions and billions… electrons Helium Atom C.-E. Wulz 22 Kinderuni 2011

23 Ergebnis – das Universum! C.-E. Wulz 23 Kinderuni 2011

24 Das ist aber nicht das Ende der Geschichte……… C.-E. Wulz 24 Kinderuni 2011

25 Beschleunigerenergie E=mc 2 Aus der Energie der Kollision ist etwas Neues entstanden, das es einmal gegeben hat, das aber heute nicht mehr von alleine existiert! C.-E. Wulz 25 Kinderuni 2011

26 Vor 13.7 Milliarden Jahren gab es mehr Teilchen im Universum als jetzt … up down charm strange top bottom electron muon tau electron neutrino muon neutrino tau neutrino QuarksLeptonen C.-E. Wulz 26 Kinderuni 2011

27 Der LHC ist eine Zeitmaschine! C.-E. Wulz27

28 Kinderuni 2011C.-E. Wulz28 Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen?

29 Kinderuni 2011C.-E. Wulz29 Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen? TEILCHENAUSTAUSCH IST FÜR KRAFT VERANTWORTLICH! Der Austausch von GLUONEN! PROTON

30 Kinderuni 2011 Dunkle Materie C.-E. Wulz30

31 Kinderuni 2011 Dunkle Materie (23%) C.-E. Wulz31 Dunkle Energie (73%) Bekannte Materie (4%)

32 Kinderuni 2011 Das Universum dehnt sich aus C.-E. Wulz32

33 Kinderuni 2011 Entwicklung des Universums C.-E. Wulz33

34 Kinderuni 2011 C.-E. Wulz Funkenkammer Teilchen aus dem Weltall 34


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