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Physik jenseits des Standardmodells
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Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells
Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung
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Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells
Fermionen Wechselwirkungen Sonstige Probleme Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung
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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
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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?
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Wiederholung: Die WW im Standardmodell
Probleme/Wiederholung des Standardmodells - Wechselwirkungen Wiederholung: Die WW im Standardmodell Allgemeine Relativitätstheorie Quantenchromodynamik Elektroschwache Theorie
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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?
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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.
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Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells
Grand Unified Theories Exkursion: Symmetriegruppen Die SU(5) Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Supersymmetrie Zusammenfassung
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Exkursion: Symmetriegruppen des Standardmodells
Grand Unified Theories – Exkursion: Symmetriegruppen Exkursion: Symmetriegruppen des Standardmodells
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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
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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
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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:
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Zur elektromagnetischen Kopplungskonstanten
Grand Unified Theories – Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Zur elektromagnetischen Kopplungskonstanten
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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:
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Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten im SM
Grand Unified Theories – Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten Vereinheitlichung der Kopplungskonstanten im SM => Protonenzerfall stimmt mit Theorie nicht überein
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Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells
Grand Unified Theories Supersymmetrie Überblick Konsequenzen Experimentelle Überprüfung Zusammenfassung
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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
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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
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Die Kopplungskonstanten im MSSM
Supersymmetrie - Konsequenzen Die Kopplungskonstanten im MSSM => Protonenzerfall stimmt mit Theorie überein
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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
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Inhalt Wiederholung/Probleme des Standardmodells
Grand Unified Theories Supersymmetrie Zusammenfassung Lösung der Probleme des Standardmodells?
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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
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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
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