Moderne Methoden/Experimente der Teilchen- und Astroteilchenphysik
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- Mathias Kaufman
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1 Seminar WS 2001/2002 RWTH: Moderne Methoden/Experimente der Teilchen- und Astroteilchenphysik Flügge, Grünewald, Hebbeker, Lanske, Mnich, Schael, Struczinski, Wallraff Elementarteilchenphysik/Astroteilchenphysik Seminarthemen Organisation
2 Das Standardmodell der Teilchenphysik Materie: Spin ½ - Fermionen: Leptonen: Quarks: Wechselwirkungen: Spin 1 Eichbosonen: elektroschwach: stark: Photon masselos Z-Boson Z 91 GeV W-Boson W + W - 80 GeV Gluon g masselos (Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!
3 Teilchenphysik und Astrophysik Dunkle Materie = Neutralino? (Supersymmetrie) Teilchenbeschleuniger untersuchen Prozesse s nach dem Urknall Materie- Antimaterie- Asymmetrie?
4 Fundamentale Fragen Gibt es das Higgs-Boson? 1,16 Gibt es Korrekturen zum Standardmodell? Ist die Natur supersymmetrisch? 10, 16 Haben Neutrinos eine Masse? 6,7 Gibt es genau 3 Familien? Warum? Verstehen wir die Gravitation? 10, Dunkle Materie? 11 Dunkle Energie? 14 Warum ist das Universum flach? 13 Wie funktionieren kosmische Beschleuniger? 19 Gibt es Antimaterie im Universum? Warum nicht?... 17, 18 12
5 Methoden der Teilchenphysik Werkzeuge: Teilchenbeschleuniger Teilchendetektoren Unschärferelation: x 1/ E Neue schwere Teilchen (Masse m): Studium der Kräfte bei hohen Energien: (Big Bang!) HOHE ENERGIE!
6 Mögliche Seminarthemen (Teilchenphysik) No SPRECHER THEMA BETREUER 1 Das Standardmodell der Teilchenphysik M.G. 2 A.S. Einführung in die Kosmologie 3 Astroteilchenphysik - Überblick 4 Grundlagen von Teilchendetektoren W.S. 5 Einführung in Teilchenbeschleuniger W.S. 6 Atmosphärische Neutrinos W.W., W.S.? 7 Solare Neutrinos T.H. 8 Messungen zur CP-Verletzung D.L.? 9 Gross-Detektoren an Hadron-Kollidern 10 Dunkle Materie experimentelle und theor. Grundlagen S.S. 11 Die Suche nach Dunkler Materie S.S. 12 Suche nach Antimaterie im Weltraum W.W. 13 Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung D.L.? 14 Messung der komologischen Expansion mit Supernovae D.L. 15 Gamma Ray Burster 16 Suche nach dem Higgs und anderen neuen Teilchen J.M. 17 Tests der Quantenchromodynamik M.G.? 18 Präzisionsmessungen zur elektroschwachen Wechselwirkung M.G. 19 Kosmische Teilchenbeschleuniger W.W. 20 Nachweis hochenergetischer kosmische Strahlung T.H.
7 (3) Astroteilchenphysik geladene kosmische Strahlung hochenergetische Photonen Neutrinos (Supernovae, Sonne,?) Antimaterie-Kerne? Dunkle Materie?
8 (4) Grundlagen von Teilchendetektoren (9) Grossdetektoren an Hadronkollidern
9 (5) Einführung in Teilchenbeschleuniger
10 (6) Atmosphärische Neutrinos (7) Solare Neutrinos Neutrino-Sorten wandeln sich ineinander um! Neutrinos haben Masse!
11 (8) Messungen zur CP-Verletzung Materie-Antimaterie-Asymmetrie! P C 1964: Kl 0 CP 1 CP : 0 B J 0 B J / / K s K s
12 (10) Dunkle Materie Experimentelle und Theoretische Grundlagen Simulation Materieverteilung Universum Halo um Galaxien?
13 (11) Die Suche nach Dunkler Materie Experimente auf der Erde und im Weltraum CRESST AMS
14 (12) Suche nach Antimaterie im Weltraum Antigalaxien? Antisterne? Antiatome? Antikerne!
15 (13) Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung Flachheit des Raumes? Galaxienentwicklung?...
16 (14) Messung der kosmologischen Expansion mit Supernovae Supernovae Typ Ia = Standardkerze Helligkeit Fluchtgeschwindigkeit
17 (15) Gamma Ray Burster mysteriöse kurze (Sekunden - Tage) hochenergetische Ausbrüche Nachglühen (sichtbares Licht) extragalaktisch? Quellen? Energie?
18 (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:
19 (17) Tests der Quantenchromodynamik (18) Präzisionsmessungen zur elektroschwachen Wechselwirkg.
20 (19) Kosmische Teilchenbeschleuniger (20) Nachweis hochenergetischer kosmischer Strahlung
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"Ob mir durch Geistes Kraft und Mund nicht manch Geheimnis würde kund... Daß ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält, schau' alle Wirkenskraft und Samen, und tu' nicht mehr in Worten kramen.
(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/standardmodell)
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