Das Higgs-Teilchen - Der letzte Baustein im Standard Modell Warum ist das Higgs so wichtig? Amand Fäßler, Tübingen.

Geeichte Maße; Lokale Eichung Lokale Längen-Eichung: Ulmer Elle, Augsburger Elle, Nürnberger Elle, …. Globale Längen-Eichung (Napoleon): Meter Messwert unabhängig von lokaler Eichung  Länge = 0 Masse der Elementarteilchen unabhängig von lokaler Eichung  Masse = 0 Amand Fäßler, Tübingen

Invariant gegen diese lokalen Eichungen war nur die Länge und die Masse „null“. Eine lokale Eichung muss möglich sein, denn kein Ort ist vor dem anderen ausgezeichnet! Doch die Forderung nach lokaler Eichinvarianz der Massen führt automatisch für alle Kräfte-Teilchen (elektromagnetische Kräfte, Schwache Wechselwirkung, Kernkräfte) dazu, dass die Masse verschwindet. Dies wird auf alle Teilchen erweitert. (Alle Massen null.) Amand Fäßler, Tübingen

Das Higgs-Teilchen gibt den Elementarteilchen Masse und erhält die Eichinvarianz durch den Higgs-Mechanismus. Peter Higgs von der Universität Edinburgh, 83 Jahre; 1964 an „Physical Review Letters“ abgelehnt. 1964 in „Physics Letters“ veröffentlicht. Amand Fäßler, Tübingen

Peter Higgs von der Universität Edinburgh geb. 1929 (83 Jahre) 4. Juli 2012 im CERN/GENF bei der Vorstellung der Entdeckung des Higgs-Teilchens. Amand Fäßler, Tübingen

Standard Modell ein elementatarteilchen Materie-Teilchen Kräfte-Teilchen Amand Fäßler, Tübingen

Potential des Higgs-Teilchens als Funktion seiner Wellenfunktion F Amand Fäßler, Tübingen

Das Higgs-Teilchen ist ein Flavor-Dublett wie das Proton-Neutron-Paar oder die up und down-Quarks. (Higgs hat Flavor-Ladung) Da das Higgs mit seiner Flavor-Ladung interagiert, kann es nur mit Teilchen mit Flavor-Ladung wechselwirken. Photon = g = Isospin-Singulett (Hat keine Flavor-Ladung); Gluon = g = Isospin-Singulett (Hat keine Flavor-Ladung); Amand Fäßler, Tübingen

Wechselwirkung des Higgs mit den Elementar-Teilchen Wechselwirkung des Higgs mit den Elementar-Teilchen. Diese erhalten Masse. Amand Fäßler, Tübingen

Coulomb-Kraft zwischen zwei Elektronen Photonaustausch mit masse „null“. Amand Fäßler, Tübingen

Globale Eichung bei Wellenfunktionen y(Ort, Zeit) der Elementarteilchen Realteil Imaginärteil 1 i -1 Umeichung von y: Amand Fäßler, Tübingen

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Lokale Eichung bei Wellenfunktionen: Durch Einführung des „Higgs“ konnte Peter Higgs 1964 die lokale Eichinvarianz wieder herstellen. Lokale Wahl (Eichung) vom Winkel f(Ort,Zeit) und endliche Masse erfordert das HiggsTeilchen! Amand Fäßler, Tübingen

Elektrische Ex, Ey, Ez und magnetische Felder Bx, By, Bz mit der Metrik (1, -1, -1, -1) Skalar Produkt: Vierer-Impuls x Vierer-Ort: Amand Fäßler, Tübingen

Eichinvarianz für WW-Teilchen Diese sind invariant unter der Eichtransformation: Amand Fäßler, Tübingen

Szenarium: Beim Urknall sind sehr viele Higgs-Teilchen entstanden. Bei der Expansion und Abkühlung zerfallen sie nicht. CDU-Parteimitglieder im Foyer bei einem Parteitag und Frau Merkel kommt herein. Amand Fäßler, Tübingen

Frau Merkel auf dem CDU-Parteitag Frau Merkel erhält eine große effektive Masse Amand Fäßler, Tübingen

Amand Fassler, Tübingen Der „Large Hadron Collider“(LHC) bei Genf ist ein Ringbeschleuniger von 27 km Länge mit einer Kollisionsenergie von Proton auf Proton von 4+4 = 8 [TeV] = 8*1012 [eV] = 8 Billionen [eV]. 4 TeV Protonen Amand Fassler, Tübingen

Beschleuniger-Verbund am CERN in Genf. (LHC 2008) 10 TeV (LHC 2010) 7 TeV 2012 : 8 TeV 450 GeV 25 GeV Im Ring: 1700 Biegemagnete und 1700 Fokussierungsmagnete mit Einschuß über 10 000 Magnete Amand Fassler, Tübingen

Entstehung von HIGGS-Teilchen bei der Kollision zweier Protonen am LHC/CERN. 4+4 = 8 TeV = 8 Billionen [eV] bis Ende 2012. Dann 2 Jahre Umbau auf 7+7 = 14 [TeV] =14 Billionen[eV]. Amand Fäßler, Tübingen

Untergrundtunnel mit Experimente ATLAS, CMS und andere und Lastaufzügen 27 km lang und etwa 100 Meter tief. Amand Fassler, Tübingen

Teil der 27 km langen Strahlführung und Beschleunigungsstrecke des „Large Hadron Colliders“. Amand Fassler, Tübingen

Blick auf den ATLAS-Detektor Amand Fäßler, Tübingen

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Proton-Proton-Kollision am LHC Amand Fäßler, Tübingen

Ereignis bei CMS/CERN Amand Fäßler, Tübingen

Ereignis beim ATLAS Amand Fäßler, Tübingen

Zerfall des Higgs in zwei Gamma -Quanten Masse(HIGGS) = 126 GeV Amand Fäßler, Tübingen

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ATLAS-Messung im zwei Gamma-Zerfall H  g+g als Funktion der Masse des zerfallenden Teilchens. Amand Fäßler, Tübingen

CMS-Messung im zwei Gamma-Zerfall H  g+g als Funktion der Masse des zerfallenden Teilchens. Amand Fäßler, Tübingen

ENDE Einige offene Fragen: Gibt es nur drei Familien? (Leptonen: e + m + t) Wie berechnet man die Massen der Teilchen? Wie ist die elektrische Ladung bestimmt Alle Kräfte gleich? Elektrisch=Magnetisch=Schwach (ja) Elektromagn. = Schwach = Kernkraft? (Große Vereinh.) Elektrisch=Schwach=Kernkraft=Schwerkraft??? Physik jenseits des Standard Modells. ENDE Amand Fäßler, Tübingen