Physik jenseits des Standardmodells Mit Beamer testen!!!! Maus mitbringen

Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung

Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells Fermionen Wechselwirkungen Sonstige Probleme Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung

Wiederholung: Die Fermionen des Standardmodells Probleme/Wiederholung des Standardmodells - Fermionen Wiederholung: Die Fermionen des Standardmodells Die Leptonen e- m- t- ne nm nt Quarks/Leptonen Eine Spalte enthält eine „Generation“ Eine Zeile enthält Teilchen mit ähnlichen Eigenschaften Die Quarks u u u c c c t t t d d d s s s b b b

Probleme: Die Fermionen des Standardmodells Probleme/Wiederholung des Standardmodells - Fermionen Probleme: Die Fermionen des Standardmodells Warum stimmt die Ladung des Protons mit der Ladung des Elektrons überein? (direkt nachgewiesen mit einer relativen Genauigkeit von 10-20) Warum gibt es 3 Generationen?

Wiederholung: Die WW im Standardmodell Probleme/Wiederholung des Standardmodells - Wechselwirkungen Wiederholung: Die WW im Standardmodell Allgemeine Relativitätstheorie Quantenchromodynamik Elektroschwache Theorie

Probleme: Die WW im Standardmodell Probleme/Wiederholung des Standardmodells - Wechselwirkungen Probleme: Die WW im Standardmodell Der Gültigkeitsbereich der Theorien ist beschränkt (Planck-Ära) Warum gibt es 4 Kräfte?

Sonstige Probleme / Ungelöste Fragen des SM Probleme/Wiederholung des Standardmodells – Sonstige Probleme Mindestens 18 Parameter im Standardmodell sind experimentell zu bestimmen (z.B. die Massen der Fermionen und der Bosonen, die Kopplungskonstanten der Wechselwirkungen, die CKM-Matrix, die leptonische Mischungsmatrix) Dunkle Materie!? Wo ist das Higgsboson? Materie und Antimaterie-Ungleichgewicht u.a. http://xxx.lanl.gov/PS_cache/astro-ph/pdf/0507/0507619.pdf

Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells Grand Unified Theories Exkursion: Symmetriegruppen Die SU(5) Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Supersymmetrie Zusammenfassung

Exkursion: Symmetriegruppen des Standardmodells Grand Unified Theories – Exkursion: Symmetriegruppen Exkursion: Symmetriegruppen des Standardmodells

Definition: Grand Unified Theories Grand Unified Theories – Exkursion: Symmetriegruppen Definition: Grand Unified Theories Die GUTs versuchen die starke, die schwache und die elektromagnetische Kraft zu vereinen Die Symmetriegruppe des Standardmodells: Idee: Diese Symmetriegruppe ist teil einer größeren Symmetriegruppe G

Grand Unified Theories – Die SU(5) Die SU(5) ist die kleinste einfache Symmetriegruppe, die das Standardmodell beherbergen kann: Die neuen X- und Y-Bosonen können Quarks in Leptonen umwandeln und umgekehrt

Phänomenologie der SU(5): Der Protonenzerfall Grand Unified Theories – Die SU(5) Phänomenologie der SU(5): Der Protonenzerfall p -> e+ + p0 Lebensdauer des Protons für diesen Zerfallsmodus:

Zur elektromagnetischen Kopplungskonstanten Grand Unified Theories – Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Zur elektromagnetischen Kopplungskonstanten

Zur starken Kopplungskonstanten Grand Unified Theories – Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Zur starken Kopplungskonstanten Hier sind zwei Effekte wichtig: Eine Abschirmung der starken Ladung durch virtuelle Quark-Antiquark-Paare: Eine Verstärkung der starken Ladung durch eine Gluonenwolke um die Quarks:

Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten im SM Grand Unified Theories – Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten im SM => Protonenzerfall stimmt mit Theorie nicht überein

Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells Grand Unified Theories Supersymmetrie Überblick Konsequenzen Experimentelle Überprüfung Zusammenfassung

Supersymmetrie Die Supersymmetrie verknüpft Fermionen mit Bosonen Supersymmetrie - Überblick Supersymmetrie Die Supersymmetrie verknüpft Fermionen mit Bosonen Sie sagt zu jedem Teilchen des Standardmodells mit Spin j ein weiteres Teilchen mit Spin j-1/2 voraus

Supersymmetrie - Überblick Die Teilchen der SUSY Aber: Sie ist entweder gebrochen oder keine exakte Symmetrie der Natur Masse der neuen Teilchen von der Größenordnung 1 TeV

Die Kopplungskonstanten im MSSM Supersymmetrie - Konsequenzen Die Kopplungskonstanten im MSSM => Protonenzerfall stimmt mit Theorie überein

Experimentelle Überprüfung Supersymmetrie – Experimentelle Überprüfung Experimentelle Überprüfung Masse der SUSY-Teilchen: O(1 TeV) LEPII und Tevatron: O(100 GeV) LHC: Schwerpunktsenergie von 14 TeV

Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung Lösung der Probleme des Standardmodells?

Zusammenfassung I Warum stimmt die Ladung des Protons mit der Ladung des Elektrons überein? Lsg.: Leptonen und Quarks befinden sich in einem Multiplett Warum gibt es 3 Generationen? Lsg.: keine Der Gültigkeitsbereich der Theorien ist beschränkt (Planck-Ära) Lsg.: Gültigkeitsbereich wird sich bei Bestätigung der GUT und SUSY vergrößern

Zusammenfassung II Warum gibt es 4 Kräfte? Lsg.: Die GUTs vereinigen 3 Kräfte Mindestens 18 Parameter im Standardmodell sind experimentell zu bestimmen Lsg.: keine, Anzahl erhöht sich zunächst Materie und Antimaterie-Ungleichgewicht Lsg.: Baryonenzahl wird durch das X-Boson verletzt Wo ist das Higgsboson? Lsg.: wird vermutlich am LHC nachgewiesen