Besuch im Teilchenzoo. Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der ÖAW & TU Wien c/o CERN, Genf

Transkript

1 Besuch im Teilchenzoo Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der ÖAW & TU Wien c/o CERN, Genf

2 Woraus bestehst du? Woraus bestehen die Sterne? Woraus besteht dans ganze Weltall? Was hält das Universum zusammen? War das Universum immer schon so, wie es heute ist? Wird das Universum sich verändern? Wie können Teilchenbeschleuniger wie der LHC (Large Hadron Collider) beitragen,um Antworten auf diese Fragen zu finden? C.-E. Wulz 2

3 Bausteine der Materie Die bekannte Materie besteht aus ATOMEN Atome bestehen aus Protonen, Neutronen und Elektronen Protonen und Neutronen bestehen aus Quarks Protonen und Neutronen gehören zu den Hadronen Protonen Neutronen Elektronen C.-E. Wulz 3

4 Wie kann ich die Bausteine finden? Kann ich sie vielleicht anschauen? C.-E. Wulz 4

5 Elektronenmikroskop Lichtmikroskop Joghurt-Bazillen EHEC-Bakterien Goldatome Rastertunnelmikroskop C.-E. Wulz 5

6 Mikroskope für das Allerkleinste: URKNALL Beschleuniger LHC TEILCHENSTRAHLEN ATOM Bekannte und vielleicht neue Teilchen? ATOMKERN ELEKTRON PROTON, NEUTRON RNS Moleküle, Viren QUARK Wir brauchen also verschiedene Geräte, um verschiedene Größen von Dingen beobachten zu können. HUBBLE TELESKOP Radius der Erde Teilchenbeschleuniger können die winzigsten Bausteine des Universums erforschen. Radius des sichtbaren Universums C.-E. Wulz Das UNIVERSUM 6

7 Hast du zu Hause einen Teilchenbeschleuniger? Protonen Protonen C.-E. Wulz 7

8 Von der Fernsehröhre bis zum LHC Elektronen aus einem erhitzten Draht fliegen zum Plus-Pol (Gitter). Einige fliegen durch die Löcher und treffen auf einen fluoreszierenden Schirm. Dabei entsteht das Bild. Magnete lenken den Teilchenstrahl ab und bündeln ihn. C.-E. Wulz 8

9 Proton (+) Batterien im richtigen Moment umgepolt! Batterie Batteriebeschleuniger C.-E. Wulz 9

10 LHC Protonenquelle Driftröhren C.-E. Wulz C.-E. Wulz CERN Linac

11 LHC Hochfrequenzkavität Batterie C.-E. Wulz 11

12 LHC Magnete Rot: Bündelung Blau: Kreisbahn C.-E. Wulz 12

13 LHC - Steuerzentrale C.-E. Wulz 13

14 Digitalkamera: Detektor oder Experiment Proton Proton C.-E. Wulz 14

15 ATLAS-Experiment C.-E. Wulz 15

16 CMS-Experiment C.-E. Wulz 16

17 Ereignis im CMS-Experiment Spuren von Teilchen, die bei der Kollision im LHC entstanden sind C.-E. Wulz 17 Moriond, Kinderuni March

18 100 Meter unter der Erde C.-E. Wulz 18

19 C.-E. Wulz 19

20 Bausteine für alles Greifbare z.b. Menschen, Tiere, Sterne, Planeten, Quarks Lepton up Elektron down uud = Proton udd = Neutron C.-E. Wulz 20

21 Wir bauen ein Atom Elektronen Heliumatom Protonen Neutronen Multipliziere Milliarden mal Milliarden mal Milliarden mal Milliarden C.-E. Wulz 21

22 Ergebnis das Universum! C.-E. Wulz 22

23 Das ist aber nicht das Ende der Geschichte C.-E. Wulz 23

24 E=mc 2 Aus der Energie der Kollision ist etwas Neues entstanden, das es einmal gegeben hat, das aber heute nicht mehr von alleine existiert! Beschleunigerenergie C.-E. Wulz 24

25 Der LHC ist eine Zeitmaschine! C.-E. Wulz 25

26 Vor 13.7 Milliarden Jahren gab es mehr Teilchen im Universum als jetzt Quarks Leptonen up charm Elektron Müon Tau top down strange Elektron- Neutrino Müon-Neutrino Tau-Neutrino bottom C.-E. Wulz 26

27 Teilchen aus dem Weltall C.-E. Wulz C.-E. Wulz Funkenkammer Spuren von Müonen 27

28 Das Geheimnis der Masse Warum sind manche Teilchen so leicht, manche so schwer? Der Grund könnte ein neues Teilchen sein, das Higgsboson. C.-E. Wulz 28

29 Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen? C.-E. Wulz 29

30 Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen? Die starke Kraft. Sie erfolgt durch Austausch von GLUONEN! TEILCHENAUSTAUSCH IST FÜR KRAFT VERANTWORTLICH! PROTON C.-E. Wulz 30

31 Dunkle Materie C.-E. Wulz 31

32 Bekannte Materie (4%) Dunkle Materie (23%) Dunkle Energie (73%) C.-E. Wulz 32

33 Das Universum dehnt sich aus C.-E. Wulz 33

34 Entwicklung des Universums ENDKNALL GRÖSZE DES UNIVERSUMS KONSTANTE DUNKLE ENERGIE KOLLAPS URKNALL HEUTE (13,7 Milliarden Jahre) ZEIT C.-E. Wulz 34 ZUKUNFT

35 Danke für Euer Kommen! C.-E. Wulz 35