Seminar: Astro- u.Teilchenphysik pdf-Format

G. Flügge, Feb. 2003
Sem inar SS 2003 RW TH :
M oderne M ethoden/Experim ente
der Teilchen- und A stroteilchenphysik
G. Flügge, T. Hebbeker,
K.Hoepfner, J. Mnich,
W. Wallraff
Elementarteilchenphysik/Astroteilchenphysik
Seminarthemen
http://www.physik.rwth-aachen.de/~fluegge
Teilchenphysik und A strophysik
G. Flügge, Feb. 2003
Dunkle Materie =
Neue Teilchen ?
(Supersymmetrie)
Dunkle Energie ?
Teilchenbeschleuniger
untersuchen Prozesse
10 −10 s nach dem Urknall
Materie- AntimaterieAsymmetrie ?
G. Flügge, Feb. 2003
(4,5) M ethoden der experim entellen Teilchenphysik
Werkzeuge:
• (5)Teilchenbeschleuniger
• (4) Teilchendetektoren
U nschärferelation:
∆x ≈ 1 / p
N eue schwere Teilchen (M asse m ):
HOHE
Studium der Kräfte beihohen Energien:
ENERGIE !
(Big Bang!)
(17) Tests der Q uantenchrom odynam ik
(18) Präzisionsm essungen
zur elektroschwachen W echselwirkg.
G. Flügge, Feb. 2003
G. Flügge, Feb. 2003
(1) D as Standardm odellder Teilchenphysik
Materie: Spin ½ - Fermionen:
Leptonen:
Quarks:
Wechselwirkungen: Spin 1 – Eichbosonen:
elektroschwach:
stark:
Photon
γ
masselos
Z-Boson
Z
91 GeV
W-Boson
W+ W-
80 GeV
Gluon
g
masselos
(Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!
G. Flügge, Feb. 2003
(16) Suche nach dem H iggs-Boson und anderen neuen Teilchen
Higgs: Neutrales Spin-0 Boson
Fundamental: erzeugt
Masse aller Teilchen !
Erzeugung und Zerfall
bei LEP:
G. Flügge, Feb. 2003
(3) A stroteilchenphysik
• geladene kosmische Strahlung
• hochenergetische Photonen
• Neutrinos (Supernovae,
Sonne, ?)
• Antimaterie-Kerne ?
• Dunkle Materie ?
(19) Kosm ische Teilchenbeschleuniger
G. Flügge, Feb. 2003
(20) N achweis
hochenergetischer
kosm ischer
Strahlung
G. Flügge, Feb. 2003
(6) A tm osphärische N eutrinos
(7) Solare N eutrinos
Neutrino-Sorten wandeln sich ineinander um!
Neutrinos haben Masse !
G. Flügge, Feb. 2003
(10) D unkle M aterie –
Experim entelle und Theoretische Grundlagen
Simulation Materieverteilung
Universum
Halo um Galaxien ?
G. Flügge, Feb. 2003
(14) M essung der kosm ologischen Expansion m it Supernovae
Supernovae Typ Ia
Helligkeit
= „Standardkerze“
Alter
G. Flügge, Feb. 2003
(13) N eue M essungen der kosm ischen H intergrundstrahlung
Flachheit des Raumes ?
Galaxienentwicklung ?
...
G. Flügge, Feb. 2003
(11) D ie Suche nach D unkler M aterie –
Experim ente auf der Erde und im W eltraum
CRESST
AMS
M ögliche Sem inarthem en (Teilchenphysik)
G. Flügge, Feb. 2003
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THEMA
BETREUER
Das Standardmodell der Teilchenphysik
Einführung in die Kosmologie
Astroteilchenphysik - Überblick
Grundlagen von Teilchendetektoren
Einführung in Teilchenbeschleuniger
Atmosphärische Neutrinos
Solare Neutrinos
Messungen zur CP-Verletzung
Gross-Detektoren an Hadron-Kollidern
Dunkle Materie – experimentelle und theor. Grundlagen
Die Suche nach Dunkler Materie
Suche nach Antimaterie im Weltraum
Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung
Messung der komologischen Expansion mit Supernovae
Gamma Ray Burster
Suche nach dem Higgs und anderen neuen Teilchen
Tests der Quantenchromodynamik
Präzisionsmessungen zur elektroschwachen Wechselwirkung
Kosmische Teilchenbeschleuniger
Nachweis hochenergetischer kosmische Strahlung
Vom starken zum schwachen Isospin
Das Verhältnis der Elemente H/D/He im frühen Universum