Download Neustart des LHC: das Higgs-Teilchen und das Standardmodell: by Alexander Knochel PDF

By Alexander Knochel

Dieses crucial gibt eine kompakte Einführung in unser aktuelles Bild der Elementarteilchenphysik. Es legt dabei den Schwerpunkt auf Phänomene wie das Higgs-Teilchen, welche am huge Hadron Collider (LHC) erforscht werden. Der LHC am Forschungszentrum CERN bei Genf ist der leistungsfähigste Beschleuniger der Welt und läuft seit dem Frühjahr 2015 erneut mit Rekordenergie. Der Autor beschreibt, wie das sogenannte „Standardmodell der Teilchenphysik“ aufgebaut ist und wie die Experimente des LHC es durch genauere Messungen festigen und durch neue Entdeckungen revolutionieren können. Dabei werden die wichtigsten grundlegenden Begriffe erklärt: used to be sind beispielsweise virtuelle Teilchen, und welche Rolle spielen sie in der Natur? used to be ist eine Quantenfeldtheorie? Sind die Elementarteilchen wirklich elementar? used to be ist Symmetriebrechung?

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1) zeigt einige dieser Zusammenhänge beispielhaft an einem Heliumatom. Leptonen und Neutrinos Parallel zu diesen Entwicklungen zum Aufbau und Zerfall der Atomkerne wurden aber nach und nach zwei weitere Gruppen von Elementarteilchen entdeckt, die nichts mit der starken Wechselwirkung am Hut hatten: die elektrisch geladenen Leptonen und ihre elektrisch neutralen Geschwister, die Neutrinos. Zumindest mit einem Lepton sollten Sie sich persönlich verbunden fühlen, nämlich dem negativ geladenen Elektron mit einer Masse von 511 keV.

Hier muss man sich wohl oder übel damit begnügen, die Überreste des Zerfalls zu beobachten und aus ihnen Schlüsse über Masse, Spin etc. des zerfallenen Teilchens zu ziehen. Dies bedeutet aber nicht, dass sie in ihre Bestandteile zerfallen – die Zerfallsprodukte werden neu aus der Ruheenergie des zerfallenden Teilchens erzeugt. 1 Was tun mit kurzlebigen Teilchen? 39 Abb. 3 Die Resonanz des Z-Bosons, wie sie an den Beschleunigern LEP und SLC beobachtet wurde. (Urheberrecht bei LEP Electroweak Working Group) Im Idealfall kann man alle Teilchen, die in einem Zerfall entstehen, im Detektor sehen.

Auf ähnliche Weise hatte man ja zuvor schon erkannt, dass die vielen bekannten Sorten von Atomen (die chemischen Elemente) einfach alle Möglichkeiten darstellen, Atomkerne aus Protonen und Neutronen zusammenzubauen. So hatte man alle chemischen Elemente auf nur zwei Bausteine zurückgeführt! Vielleicht würde die gleiche vereinfachende Idee ja eine „Ebene tiefer“ erneut funktionieren. © Springer Fachmedien Wiesbaden 2016 A. 1007/978-3-658-11627-9_3 19 20 Das Standardmodell der Teilchenphysik Dies gelang tatsächlich, und zwar mit dem Quark-Modell von Murray GellMann und George Zweig, das alle beobachteten Hadronen als Zweier- oder Dreiergruppierungen von zunächst drei (Up-, Down-, Strange-Quark), dann vier (Charm 1974, Nobelpreis 1976 für Richter und Ting) und letztendlich fünf (Bottom 1977) verschiedenen sogenannten Quarks erklären konnte1.

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