Elementarteilchenphysik/Astroteilchenphysik Seminarthemen Organisation Seminar SS 2002 RWTH: Moderne Methoden/Experimente der Teilchen- und Astroteilchenphysik Berger, Böhm, Flügge, Grünewald, Hebbeker, Mnich, Struczinski, Wallraff Elementarteilchenphysik/Astroteilchenphysik Seminarthemen Organisation http://www.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/sem02.html

Das Standardmodell der Teilchenphysik Materie: Spin ½ - Fermionen: Leptonen: Quarks: Wechselwirkungen: Spin 1 – Eichbosonen: Photon g masselos Z-Boson Z 91 GeV W-Boson W+ W- 80 GeV elektroschwach: stark: Gluon g masselos (Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!

Teilchenphysik und Astrophysik Dunkle Materie = Neutralino ? (Supersymmetrie) Teilchenphysik und Astrophysik Teilchenbeschleunigeruntersuchen Prozesse s nach dem Urknall Materie- Antimaterie-Asymmetrie ?

Gibt es das Higgs-Boson ? Gibt es Korrekturen zum Standardmodell ? Fundamentale Fragen Gibt es das Higgs-Boson ? Gibt es Korrekturen zum Standardmodell ? Ist die Natur „supersymmetrisch“ ? Haben Neutrinos eine Masse ? Gibt es genau 3 Familien ? Warum ? Verstehen wir die Gravitation ? Dunkle Materie ? Dunkle Energie ? Warum ist das Universum „flach“ ? Wie funktionieren kosmische Beschleuniger ? Gibt es Antimaterie im Universum ? Warum nicht ? ... 1,16 17, 18 10, 16 6,7 10, 11 14 13 19 12

Methoden der experimentellen Teilchenphysik Werkzeuge: Teilchenbeschleuniger Teilchendetektoren Unschärferelation: HOHE ENERGIE ! Neue schwere Teilchen (Masse m): Studium der Kräfte bei hohen Energien: (Big Bang!)

Mögliche Seminarthemen (Teilchenphysik)

(3) Astroteilchenphysik geladene kosmische Strahlung hochenergetische Photonen Neutrinos (Supernovae, Sonne, ?) Antimaterie-Kerne ? Dunkle Materie ?

(4) Grundlagen von Teilchendetektoren (9) Grossdetektoren an Hadronkollidern

(5) Einführung in Teilchenbeschleuniger

(6) Atmosphärische Neutrinos (7) Solare Neutrinos Neutrino-Sorten wandeln sich ineinander um! Neutrinos haben Masse !

NO NO P C (8) Messungen zur CP-Verletzung 1964: 2001: Materie-Antimaterie-Asymmetrie! NO NO P C 1964: 2001:

Experimentelle und Theoretische Grundlagen (10) Dunkle Materie – Experimentelle und Theoretische Grundlagen Simulation Materieverteilung Universum Halo um Galaxien ?

(11) Die Suche nach Dunkler Materie – Experimente auf der Erde und im Weltraum CRESST AMS

(12) Suche nach Antimaterie im Weltraum Antigalaxien ? Antisterne ? Antiatome ? Antikerne !

(13) Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung Flachheit des Raumes ? Galaxienentwicklung ? ...

(14) Messung der kosmologischen Expansion mit Supernovae Supernovae Typ Ia = „Standardkerze“ Helligkeit Alter

mysteriöse kurze (Sekunden - Tage) hochenergetische Ausbrüche (15) Gamma Ray Burster „Nachglühen“ (sichtbares Licht) mysteriöse kurze (Sekunden - Tage) hochenergetische Ausbrüche extragalaktisch ? Quellen ? Energie ?

(16) Suche nach dem Higgs-Boson und anderen neuen Teilchen Higgs: Neutrales Spin-0 Boson Fundamental: erzeugt Masse aller Teilchen ! Erzeugung und Zerfall bei LEP:

(17) Tests der Quantenchromodynamik (18) Präzisionsmessungen zur elektroschwachen Wechselwirkg.

(19) Kosmische Teilchenbeschleuniger (20) Nachweis hochenergetischer kosmischer Strahlung