Teilchenphysik

Teilchenphysik
Lehrerprogramm - Mai 2016
European Organisation for Nuclear Research
„Magic is not happening at CERN, magic is explained at CERN“ - Tom Hanks
Kristof Schmieden
EP Department
[email protected]
Vorwort
Verständnis der Bausteine unseres Universums
• 120 Jahre Forschung im Bereich Teilchenphysik
•
in 3 Stunden ....
• Fokus auf:
• Wichtigen Konzepte / Ideen
• Hinarbeiten auf den aktuellen Stand der Forschung
• In etwa in historischer Abfolge
Kristof Schmieden
2
Von meiner Seite aus
Fragen!
Fragen!
Fragen!
Immer & jederzeit
Immer & jederzeit
Immer & jederzeit
Wünsche für folgende Stunden
Feedback!
Direkt: interessant / langweilig
& Am Ende
Kristof Schmieden
3
Was ist elementar?
Kristof Schmieden
4
Der Beginn der Teilchenphysik
• Die Entdeckung des Elektrons
1897: Thompson / Wiechert
• Kathodenstrahlen: Bestimmung von e/m
• Unabhängig von Kathodenmaterial / Restgas
• Negativ geladen
Historische Kathodenstrahlröhre
Kristof Schmieden
5
Der Beginn der Teilchenphysik
• Die Entdeckung des Elektrons
1897: Thompson / Wiechert
• Kathodenstrahlen: Bestimmung von e/m
• Unabhängig von Kathodenmaterial / Restgas
• Negativ geladen
Historische Kathodenstrahlröhre
• Zeeman Effekt:
•Aufspaltung von Spektrallinien im Magnetfeld
• Erklärung mittels Elektronen
• (Spin erst viel später eingeführt)
Kristof Schmieden
5
Der Beginn der Teilchenphysik
• Die Entdeckung des Elektrons
1897: Thompson / Wiechert
• Kathodenstrahlen: Bestimmung von e/m
• Unabhängig von Kathodenmaterial / Restgas
• Negativ geladen
Historische Kathodenstrahlröhre
• Zeeman Effekt:
•Aufspaltung von Spektrallinien im Magnetfeld
• Erklärung mittels Elektronen
• (Spin erst viel später eingeführt)
1896: Zeeman (Beobachtung)
1899: Lorentz (Erklärung)
Kristof Schmieden
5
Bestimmung der Elementarladung
• Millikan Versuch
1910: Millikan / Fletcher
[2]
e = 1,6 ·10-19 C
Kristof Schmieden
6
Atommodelle ~ 1900
• Thomson: „Rosinenkuchen“-Modell
• Elektronen in homogene, pos. geladene Masse eingebettet
Kristof Schmieden
7
Rutherford Experiment
1909: Geiger / Marsden / Rutherford
• Atom hauptsächlich leer!
• Fast alle Masse & Ladung in kleinem Bereich konzentriert
[2]
• Abschätzung Größe des Atomkerns:
~10-3 * Atomdurchmesser = ~10-14m
Kristof Schmieden
8
Atommodelle - 1913
• Thomson: „Rosinenkuchen“-Modell
• Elektronen in homogene, pos. geladene Masse eingebettet
1900
• Rutherford: Masse und positive Ladung im Kern konzentriert,
1911
Elektronenwolke
Kristof Schmieden
9
Hohlraumstrahlung
Quanten
- Hohlraumstrahlung
Ein “Hohlraum” absorbiert die einfallende Max
Strahlung völlig und sendet diese Energie
als thermische Strahlung wieder aus:
Planck:1900
[4]
“Hohlraumspektrum” = f(ν,T)
• Schwarzkörperstrahlung erst erklärbar
durch Einführung von Energie-Quanten
• Oszillatoren in den Wänden können
nur Energiepakete ε=hν
durchschnittliche Energie
der Oszillatoren
(proportional zur
Temperatur?)
Ok für ‘kleine’ Frequenzen (Jeans law)
Emissionsspektrum
• Plancksche Strahlungsgesetzt:
E(⌫, T ) =
<E>
h⌫
e(h⌫/kT )
1
• neue fundamentale Konstante: h
Kristof Schmieden
10
Quanten - Photoelektrischer Effekt
• Auslösung von Elektronen aus Metalloberflächen bei Lichteinfall:
Einstein: 1905
• Energie der Elektronen unabhängig von Lichtintensität!
• Nicht erklärbar mit dem klassischen Bild einer elektromagnetischen Welle!
• Erklärung durch Interaktion von Lichtquanten mit Elektronen:
• „Ein Lichtquant gibt alle seine Energie an ein Elektron ab“
e
Emax
= h⌫
Kristof Schmieden
WA
11
Elementare Teilchen - 1905
• Elektron
• Licht-Quant
Kristof Schmieden
12
Quanten - und die
Spektrallinien
TEILCHEN
1913
J. J. Balmer (1885) analysiert das Emissionsspektrum von Wasserstoff
Balmer: 1885
Balmer’s empirische
Formel:
von Wasserstoff bekannt, jedoch nicht verstanden
• Spektrallinien
Niels Bohr besucht Rutherford im Jahr 1913
Anwendung der Planck’schen Quantenhypothese im Atom !
• Problem mit Rutherfords Atommodell:
• Elektronen umkreisen Kern
• Wenn der Drehimpuls quantisiert ist:
• → bewegte Ladung → Abstrahlung elektromagnetischer Wellen
stabil?
• Wieso ist Atomdann
• Elektronen ‘strahlen’ nur bei Übergängen
• Photonen-Energie = Energiedifferenz zwischen n-Niveaus
Kristof Schmieden
13
Quanten - und die
Spektrallinien
TEILCHEN
1913
J. J. Balmer (1885) analysiert das Emissionsspektrum von Wasserstoff
Balmer: 1885
Balmer’s empirische
Formel:
von Wasserstoff bekannt, jedoch nicht verstanden
• Spektrallinien
Niels Bohr besucht Rutherford im Jahr 1913
Anwendung der Planck’schen Quantenhypothese im Atom !
• Problem mit Rutherfords Atommodell:
• Elektronen umkreisen Kern
• Wenn der Drehimpuls quantisiert ist:
• → bewegte Ladung → Abstrahlung elektromagnetischer Wellen
stabil?
• Wieso ist Atomdann
• Elektronen ‘strahlen’ nur bei Übergängen
• Lösung:
Bohr: 1913
Elektronen auf bestimmten, stabilen Bahnen
Energieänderung bei Bahnwechsel:
E =f ·h
• Photonen-Energie = Energiedifferenz zwischen n-Niveaus
Drehimpuls der Elektronen quantisiert:
13, 6 eV
En =
n2
Kristof Schmieden
h
L = n~ = n
2⇡
13
Atommodelle - 1913
• Thomson: „Rosinenkuchen“-Modell
• Elektronen in homogene, pos. geladene Masse eingebettet
1900
• Rutherford: Masse und positive Ladung im Kern konzentriert,
1911
• Bohr:
• Elektronen umkreisen Kern auf Bahnen
• Quantisierter Drehimpuls der Elektronen!
1913
Elektronenwolke
Kristof Schmieden
14
Teilchen - Wellen
• Seit Erklärung des Photoeffekts:
• Licht-Quanten (Teilchen) bekannt. Licht kann Teilchen als auch Welle sein!
• Impuls: p = h/ TEILCHEN
1923-1927
Es brauchte noch we
Experimentell
gezeigt10
durch
Compton
1917
Rege
Es brauchte
noch weitere
Jahre
bevor man
anfing, die mysteriösen
•
Regeln der atomaren Welt zu verstehen.
de Broglie: 1924
sich wie Wellen mit Wellenlänge:
• Postulat: Teilchen verhalten
Teilchen haben Welleneigenschaften
= h/p
• Experimentell betätigt: Beugung von Elektronen an Goldfolie
Louis de Broglie
Davisson
&(1924)
Germer: 1927
Louis de Broglie (1924)
durch d
Kristof Schmieden
*Diese Hypothese wurde 1927
15
Wenn Teilchen auch Welleneigenschaften haben, dann
können Ort und Impuls nicht gleichzeitig präzise messbar sein.
Die Unschärferelation
Heisenberg (1925)
Ort-Impuls-Unschärfe: haben:
• Wenn Teilchen Welleneigenschaften
• Ort & Impuls können nicht gleichzeitig messbar sein!
Heisenberg: 1925
Analogie:
Un
Ein ‘reiner’ Ton der Frequenz f bekommt eine
‘Unschärfe’ Δf wenn er nur über das Zeitintervall Δt
erklingt (Fourier-Transformation):
We
kö
x·
p
h
Δf Δt ~ 1
h Δf Δt = ΔE Δt ~ h
Heisenberg (1925)
Energie-Zeit-Unschärfe:
• Analogie:
,Reiner‘ Ton f bekommt ,Unschärfe‘ Δf wenn er nur über Zeit Δt erklingt
( Fourier - Transformation)
!·
t
1
2
mit
E = ~!
E·
t
~
2
Energie - Zeit unschärfe
Kristof Schmieden
En
16
Wellen - Schlüssel zur modernen Physik
• Verhalten von Teilchen kann durch Wellen beschrieben werden!
Schrödinger: 1926
• mathematisch: komplexe Funktion des Ortes und der Zeit:
• Interferenz möglich!
(~x, t) = Ae
• klassisch:
• Energie und Impuls eines Teilchens im Potential V
Kristof Schmieden
i(~
k~
x !t)
2
p~
E=
+ V (~x, t)
2m
17
Wellen - Schlüssel zur modernen Physik
• Verhalten von Teilchen kann durch Wellen beschrieben werden!
Schrödinger: 1926
• mathematisch: komplexe Funktion des Ortes und der Zeit:
• Interferenz möglich!
(~x, t) = Ae
i(~
k~
x !t)
2
• klassisch:
• Energie und Impuls eines Teilchens im Potential V
p~
E=
+ V (~x, t)
2m
• Operatoren in der Quantenmechanik (erraten per Korrespondenzprinzip):
Impuls einer Welle:
Energie einer Welle:
p = h/ = ~k
E = ~!
Schrödingergleichung:
Kristof Schmieden
@
E ! i~
@t
p ! i~r
@
i~ =
@t
~ r
2m
2
2
+V
17
Und was bedeutet das?
• Wahrscheinlichkeitsinterpretations:
| (~x, t)|
Kristof Schmieden
2
Wahrscheinlichkeit ein
Teilchen am Ort x zur Zeit t
anzutreffen.
Max Born: 1926
N.b.:
Kopenhagener
Interpretation: Bohr /
Heisenberg 1927
18
Und was bedeutet das?
• Wahrscheinlichkeitsinterpretations:
| (~x, t)|
2
Wahrscheinlichkeit ein
Teilchen am Ort x zur Zeit t
anzutreffen.
Max Born: 1926
N.b.:
Kopenhagener
Interpretation: Bohr /
Heisenberg 1927
• Beispiel Atom:
• Elektronenschale
→ stehende Wellen im Atom, die die
Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen beschreiben
• Gut für v << c
Orbitale des Wasserstoffs
[7]
Kristof Schmieden
18
Und was bedeutet das?
• Wahrscheinlichkeitsinterpretations:
| (~x, t)|
2
Max Born: 1926
Wahrscheinlichkeit ein
Teilchen am Ort x zur Zeit t
anzutreffen.
N.b.:
Kopenhagener
Interpretation: Bohr /
Heisenberg 1927
• Beispiel Atom:
• Elektronenschale
→ stehende Wellen im Atom, die die
Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen
beschreiben
TEILCHEN
TEILCHEN
• Gut für v << c
1928
1928
Pauling: 1928
Quantenphysik erklärt die Existenz von ‘Struktur’ in der Natur
Quantenphysik erklärt die Existenz von ‘Struktur’ in der Natur
Orbitale des Wasserstoffs
[7]
Chemische Bindungen reflektieren Struktur
der Orbitale
Chemische
Bindungen
reflektieren
Struktur
Orbitale
Chemische
Bindungen
reflektieren
diedie
Struktur
derder
Orbitale
Pauling
(1928)
LinusLinus
Pauling
(1928)
Verständnis der Makroskopischen Strukturen!
1928:
Atome,
Moleküle,
undund
der der
Grund
für makroskopische
Formen
waren
verstanden.
1928:
Atome,
Moleküle,
Grund
für makroskopische
Formen
waren
verstanden.
Kristof Schmieden
18
Atommodelle - 1928
• Thomson: „Rosinenkuchen“-Modell
• Elektronen in homogene, pos. geladene Masse eingebettet
1900
• Rutherford: Masse und positive Ladung im Kern konzentriert,
1911
• Bohr:
• Elektronen umkreisen Kern auf Bahnen
• Quantisierter Drehimpuls der Elektronen!
1913
• Orbital-Modell (Born, Pauling):
• Quantenmechanische Beschreibung der
Aufenhaltswahrscheinlichkeit der Elektronen
1928
Elektronenwolke
Kristof Schmieden
19
Das Neutron
Polonium
Quelle
α
Beryllium
Neutron
n
p
Paraffin
• 
3
4 Be
Geigerzähler
Neutrale Strahlung von α als Beryllium gelöst
γ-Strahlung? Zu hochenergetisch!
Chadwick: Masse wie Proton, nur neutral
+42 ↵ !16 2C + n
• 
• 
Bothe & Becker: 1930
Joliot-Curie: 1931
Chadwick: 1932
James Chadwick
(1932)
Elementarteilchen IV
• Bereits Rutherford Postulierte Neutrale Teilchen im Atomkern
• Experiment zur Untersuchung von Gamma Strahlung
• Bobachtung von neutraler Strahlung
• Eγ ~ 50 MeV nötig um Proton mit beobachteter Energie auszulösen!
23.10.12
Teilchenphysik im Schnelldurchgang – Boris Lemmer
10
• Chadwick: neutrale Teilchen mit etwa Masse des Protons
Bild des Atoms vollständig!
Kristof Schmieden
20
Quantenmechanik & Relativitätstheorie
• Relativistische Energie - Impuls Beziehung
• mehr als 1 Lösung: +m, -m, +p, -p
• Bedeutung von neg. Ruheenergie?
Kristof Schmieden
E=
q
2
m0 c2
+ p2 c 2
21
Quantenmechanik & Relativitätstheorie
• Relativistische Energie - Impuls Beziehung
• mehr als 1 Lösung: +m, -m, +p, -p
• Bedeutung von neg. Ruheenergie?
E=
q
2
m0 c2
+ p2 c 2
• Kombination von nicht-relativistischer Wellengleichung mit Relativitätstheorie:
Dirac Gleichung:
2
e
6e
=6
4 e+
+
e
Kristof Schmieden
3
"
#7
7
"5
#
(i
µ
@µ
m)
=0
Dirac: 1928
Erklärung des Spin 1/2
→ Pauli Prinzip 1940
Vorhersage von Anti-Teilchen
21
Antiteilchen
Entdeckung des Positrons
Anderson: 1932
• Nachweis von Positronen aus Höhenstrahlung in Nebelkammer
[8]
1,5 T B-Feld
• Flugrichtung durch E-Verslust
Bestimmt
6mm Blei:
23MeV
Energieverlust
• Masse & E durch Krümmung /
E-Verlust
• Entdeckung des Myons 1936
• „Who odered that?“
Einlaufendes Positron 63 MeV
Kristof Schmieden
• Erstes Teilchen der „2. Familie“
22
Antiteilchen
• Verhalten sich wie Teilchen, jedoch mit entgegengesetzter Ladung
• gleiche Masse, Spin, Parität ...
• Erzeugung:
E = mc2
• nur gepaart mit ,normalen‘ Teilchen:
• Teilchen - Antiteilchen Paarerzeugung
Kristof Schmieden
23
Antiteilchen
• Verhalten sich wie Teilchen, jedoch mit entgegengesetzter Ladung
• gleiche Masse, Spin, Parität ...
• Erzeugung:
E = mc2
• nur gepaart mit ,normalen‘ Teilchen:
• Teilchen - Antiteilchen Paarerzeugung
• Erhaltungsgrößen:
• Leptonzahl → Neutrinoloser doppel-Beta Zerfall
• Baryonzahl (Proton, Neutron, ...) → Baryogenesis / Protonzerfall
• B-L (In allen Theorien erhalten)
Kristof Schmieden
23
Antiteilchen und das Vakuum
• Paarerzeugung:
• Heißenbergsche Unschärferelation:
Kristof Schmieden
E = mc
E·
t
2
~
2
24
Antiteilchen und das Vakuum
• Paarerzeugung:
• Heißenbergsche Unschärferelation:
E = mc
E·
t
2
~
2
• Für kurze Zeit kann genug Energie „geborgt“ werden um Teilchen - Antiteilchen
Paare zu erzeugen:
• Vakuumfluktuation
Größenordnung:
Zeit Intervall
~
⇠
t=
E
~c
⇠
x=c t=
E
Räumlicher Abstand
Kristof Schmieden
24
Antiteilchen und das Vakuum
• Paarerzeugung:
• Heißenbergsche Unschärferelation:
E = mc
E·
t
2
~
2
• Für kurze Zeit kann genug Energie „geborgt“ werden um Teilchen - Antiteilchen
Paare zu erzeugen:
• Vakuumfluktuation
Größenordnung:
Zeit Intervall
• Keine absolute Ruhe in
physikalischen Systemen!
• Nullpunktsenergie
~
⇠
t=
E
~c
⇠
x=c t=
E
Räumlicher Abstand
Kristof Schmieden
24
Antiteilchen und das Vakuum
• Paarerzeugung:
E = mc
• Heißenbergsche Unschärferelation:
E·
t
2
~
2
• Für kurze Zeit kann genug Energie „geborgt“ werden um Teilchen - Antiteilchen
Paare zu erzeugen:
• Vakuumfluktuation
Größenordnung:
Zeit Intervall
• Keine absolute Ruhe in
physikalischen Systemen!
• Nullpunktsenergie
~
⇠
t=
E
~c
⇠
x=c t=
E
Räumlicher Abstand
Virtuelle Teilchen
Kristof Schmieden
24
Vakuumfluktuationen
Kristof Schmieden
25
Vakuumfluktuationen
[9]
• Casimir Effekt:
• Messbarer äußerer Druck auf Metall platten
Fc
2⇡~c
pc =
=
A
240 · d4
• ~1 bar @ d = 11nm
Alle Wellenlängen
(Energien) möglich
Nur passende
Wellenlängen möglich
Kristof Schmieden
25
Vakuumfluktuationen
[9]
• Casimir Effekt:
• Messbarer äußerer Druck auf Metall platten
Fc
2⇡~c
pc =
=
A
240 · d4
• ~1 bar @ d = 11nm
Alle Wellenlängen
(Energien) möglich
Nur passende
Wellenlängen möglich
• Elektron polarisiert Vakuumfluktuationen!
•
Gemessene Ladung = ,nackte‘ Ladung + Polarisation
‣ Scheinbare Ladung abhängig vom Abstand!
‣ „laufende“ elektromagnetische Kopplungsstärke
Kristof Schmieden
25
Vakuumfluktuationen
[9]
• Casimir Effekt:
• Messbarer äußerer Druck auf Metall platten
Fc
2⇡~c
pc =
=
A
240 · d4
• ~1 bar @ d = 11nm
Alle Wellenlängen
(Energien) möglich
Felder
Wie konnte man die Wechselwirkung zwischen Elektronen un
Nur passende
Photonen berechnen?
Wellenlängen möglich
‘Zweite Quantisierung’ :
Felder werden durch Erzeugungs- und Vernichtsoperatoren beschriebe
• Elektron polarisiert Vakuumfluktuationen!
•
Gemessene Ladung = ,nackte‘ Ladung + Polarisation
‣ Scheinbare Ladung abhängig vom Abstand!
‣ „laufende“ elektromagnetische Kopplungsstärke
Kristof Schmieden
25
Vakuumfluktuationen - Berechnung?
Felder
Wie
berechnet
man die Interaktion
zweier Elektronen?
•
1934 - 1948
Feynman, Schwinger,
Tomonoga, Dyson:
1934-1948
Lösung: Quantisierung des Elektromagnetischen Feldes (2. Quantisierung)
•Quanten-Elektrodynamik
“Renormalisation”
• Photonen entsprechen den Feld-Quanten
• Feld-Quanten übertragen Kraft - Austauschteilchen
(“unendlich” - “unendlich” = “endlich”)
• Virtuelle Teilchen: Nicht beobachtbar (zu kurzlebig)
Nacktes Elektron + Vakuum-Fluktuationen = beobachtbares Elektron
Feynman Diagramme
Präzise Berechnungsvorschriften in graphischer Form
[10]
Kristof Schmieden
26
Elektro-magnetische
WW wird Virtuell
Alles
Photon ist Austauschteilchen
Teilchen
• Virtuelle
masselos
wie viele?
• Aber
unendliche Reichweite
Lösung:
“Renormierung”
derniedrigen
Graphen auf eine bestimmte Energie
Starke
WW (Bild bei
“unendlich”
Energien–<“unendlich”
1 GeV) = “endlich“
1. Beispiel:
anomales
magnetische Moment des Elektrons
Pionen
sind Austauschteilchen
Theorie – Experiment auf <10 genau
Feynman
Graphen
•Übereinstimmung
massiv, ~
140 MeV/c für QED Korrekturen
-10
2
endliche Reichweite (~ Größe des
Atomkerns, ~1.4 fm)
+
Hauptgraph
+
Zweite Ordnung
Vierte Ordnung
2. Beispiel: Lambshift (1948)
Verschiebung der atomaren Energieniveaus
• Elektron Selbstenergie
• Wird ∞
Lehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 1
Michael Hauschild (CER
• Unendlich Viele → Rechenergebnisse = Unendlich
• Betrachte nur Teilchen bis zu einer Gewissen Energie („Renormierung“)
Lehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 1
Michael Hauschild (CERN), Seite 23
• Ergebnisse werden endlich → physikalisch Bedeutsam!
• ALLE Ergebnisse der Quantenfeldtheorie sind Näherungen
Kristof Schmieden
27
Näherungen können sehr präzise sein
• Anomales magnetisches Moment des Elektrons:
• Experimentell: 1,1‰ Abweichung von Dirac-Theorie
• Beschrieben durch QED
• Heute: Übereinstimmung von 10-12 zwischen Experiment & Theorie!
Kristof Schmieden
1946
28
Näherungen können sehr präzise sein
• Anomales magnetisches Moment des Elektrons:
• Experimentell: 1,1‰ Abweichung von Dirac-Theorie
• Beschrieben durch QED
• Heute: Übereinstimmung von 10-12 zwischen Experiment & Theorie!
• Lamb Shift
Felder
1948
1946
1948
Aufspaltung des (entarteten) 2s / 2p Niveaus im H-Atom
Riesenerfolg
QED: Korrekte Berechnung der Vakuumfluktuationen
Erklärt
durchder
QED
Kristof Schmieden
Lamb Shift
28
QED bleibt präziseste
physikalische Theorie
Gibt es noch andere
Kräfte?
Kristof Schmieden
29
Was hält Protonen und Neutronen zusammen?
• Kraft die
• Stärker als Coulomb Abstoßung ist
• Kurzreichweitig (Bestimmt Atomkerngröße)
• Austausch von schweren Teilchen: Pion
• Vorhergesagt von Yukawa:
VCoulomb =
VYukawa =
Yukawa: 1935
g
21
r
mr
e
g2
r
[11]
Kristof Schmieden
30
Was hält Protonen und Neutronen zusammen?
• Kraft die
• Stärker als Coulomb Abstoßung ist
• Kurzreichweitig (Bestimmt Atomkerngröße)
• Austausch von schweren Teilchen: Pion
• Vorhergesagt von Yukawa:
Yukawa: 1935
VCoulomb =
VYukawa =
g
21
r
mr
e
g2
r
• Entdeckung in Höhenstrahlung:
Powell / Perkins: 1947
e
π
µ
MPion = 140 MeV
Reichweite:
E·
t
~
2
~ 10-15 m
• Klein im Vergleich zum
Atomkern
• Erklärt konst.
[11]
Kristof Schmieden
Bindungsenergie pro Nukleon!
30
Die Teilchenwelt um ~1950
Elektron, Myon, Proton, Neutron, Photon, Pion
• Elementare Teilchen:
• (Neutrino Vorhergesagt zur Erklärung des Beta-Zerfalls)
• Konzept von Anti-Teilchen
Elektromagnetismus, starke Kernkraft
• Kräfte:
• Kraftwirkung durch Austauschteilchen
• Quantenmechanik & Quantenfeldtheorie
• Vollständig Beschrieben:
Kristof Schmieden
entwickelt
E·
t
~
2
Elektromagnetismus durch QED
31
Stunde 2
Kristof Schmieden
32
Hadronen
• 1935: Yukawa sagt das Pion voraus, als Austauschteilchen der starken Kernkraft
• Masse wurde über Kernradius vorhergesagt: 100 - 200 MeV
• Fieberhafte Suche in der Kosmischen Höhenstrahlung (auf hohen Bergen)
• Entdeckung 1947 (Powell / Perkins)
(auf Pic du Midi / Pyrenäen)
• Bei dieser Suche wurde auch µ Entdeckt
• 1948: Erstmals Pionen an einem Beschleuniger Erzeugt
• Zyklotron in Berkley
Kristof Schmieden
33
Wer suchet - der findet ....
• Rasante Entwicklung in der Beschleunigertechnik
• 1938: 80 keV
- 1939: 19 MeV - 1946: 195 MeV - 1947: 6 GeV - 1960: 30 GeV
• Entdeckung neuer Teilchen
QCD
• ,Resonanzen‘ im invarianten Massenspektrum der Nachgewiesenen Teilchen
Teilchenkollisionen produzieren ‘Resonanzen’
• invariante Masse M:
2
E = mc
mc
! Mc
2 2
2 2
2 2
+ p~ 2 c2
= E 2 p~ 2 c2
⇣X ⌘2
X
=
(E)2
p~c
4.3 MeV ~ 10-22 s
bleibt im Zerfall erhalten!
Kristof Schmieden
Resonanz = ‘Peak’ im invarianten Massen-Spektrum von zwei oder
d
34
Wer suchet - der findet .... mehr als gewollt
• Rasante Entwicklung in der Beschleunigertechnik
• 1938: 80 keV
- 1939: 19 MeV - 1946: 195 MeV - 1947: 6 GeV - 1960: 30 GeV
• Entdeckung einer Vielzahl neuer Teilchen
„Teilchenzoo“
Baryonen
p± (938.3), n (939.6), N(1440), N(1520), N(1535), N(1650),
N(1675), N(1680), N(1700), N(1710), N(1720), N(1875), N(1900),
N(2190), N(2220), N(2250), N(2600), Δ(1232), Δ(1600), Δ(1620),
Δ(1700), Δ(1905), Δ(1910), Δ(1920), Δ(1930), Δ(1950), Δ(2420), Λ
(1116), Λ(1405), Λ(1520), Λ(1600), Λ(1670), Λ(1690), Λ(1800),
Λ(1810), Λ(1820), Λ(1830), Λ(1890), Λ(2100), Λ(2110), Λ(2350), Σ+
(1189), Σ0 (1193), Σ- (1197), Σ(1385), Σ(1660), Σ(1670), Σ(1750),
Σ(1775), Σ(1915), Σ(1940), Σ(2030), Σ(2250), Ξ0 (1315), ...
Mesonen
Wie bringt man Ordnung in dieses Chaos?
Kristof Schmieden
π± (139.6), π0 (135.0), η (547.9), σ (400-550), ρ (770), ω (782.7),
η’ (957.8), f0 (990), a0 (980), φ (1019), h1 (1170), b1 (1229), a1
(1230), f2 (1275), f1 (1282), η (1295), π (1300), a2 (1318), f0
(1370), π1 (1400), η (1409), f1 (1426),
ω (1400-1450), a0 (1474), ρ (1465), η (1476), f0 (1505), f’2
(1525), π1 (1662), η2 (1617), ω (1670), ω3 (1667), π2 (1672), φ
(1680), ρ3 (1689), ρ (1720), f0 (1720), π (1812), φ3 (1854), π2
(1895), f2 (1944), f2 (2011), a4 (1996), f4 (2018), φ (2175), f2
(2297), f2 (2339), K± (493.7), K0 (497.6), K0S, K0L, K* (891.7), K1
(1272), K1 (1403), K* (1414), K*0 (1425), K*2 (1426), K* (1717),
K2 (1773), K*3 (1776), K2 (1816), K*4 (2045), ...
35
Hadron - Multiplets
• Suche Nach Strukturen:
Spin = 1/2
Kristof Schmieden
Spin = 3/2
36
Hadron - Multiplets
• Suche Nach Strukturen:
Y
Spin = 1/2
Spin = 3/2
Y
1
1
-1
-1
0
+1
0
I3
+1
I3
-1
-2
Isospin:
Symmetrie zwischen p & n:
2 Zustände eines „Teilchens“
Formal analog zum Spin
Kristof Schmieden
37
Ordnung durch innere Struktur
• Postulat:
• Es gibt 3 fundamentale Teilchen aus denen alle Hadronen
aufgebaut sind (+ Antiteilchen)
• Quarks: up, down, strange
Spin = 1/2
(dds)
Spin = 3/2
(ddd)
(udd)
(uud)
(uds)
(dss)
(uus)
Gell-Mann /
Zweig: 1963
(udd)
(dds)
(uds)
(dss)
(uud)
(uuu)
(uus)
(uss)
(uss)
(sss)
Vorhersage vor Experimenteller
Entdeckung
Kristof Schmieden
38
Ordnung durch innere Struktur
• Postulat:
• Es gibt 3 fundamentale Teilchen aus denen alle Hadronen
aufgebaut sind (+ Antiteilchen)
• Quarks: up, down, strange
Spin = 1/2
(dds)
Spin = 3/2
(ddd)
(udd)
(uud)
(uds)
(dss)
(uus)
Gell-Mann /
Zweig: 1963
(udd)
(dds)
(uds)
(dss)
(uud)
(uuu)
(uus)
(uss)
(uss)
(sss)
Vorhersage vor Experimenteller
Entdeckung
Kristof Schmieden
Problem: Verletzt Pauli Prinzip!
3 identische Quarks
Farbladung
38
Quanten Chromo Dynamik
• Quarks haben zusätzliche Eigenschaft (auch Quantenzahl / Ladung gennant):
• Farbe - 3 Zustände nötig um Multiplets zu erklären (rot, grün, blau)
• Farbe = Ladung der ,starken‘ (Kern-) Kraft
• Austauschteilchen: Gluon
(masselos)
• Ändern Farbladung der Quarks
tragen selbst Farbe (und Anti-Farbe)
• Dogma der QCD:
• Es existieren nur Farbneutrale Objekte
• Farbe + Antifarbe (Mesonen)
• rot + grün + blau (Baryonen)
Kristof Schmieden
39
Gluonen - verflixter Kleber
Selbstwechselwirkung
• Gluonen tragen Farbe → können mit sich selbst Wechselwirken
Konsequenz der Farbladung der Gluonen
Gluon – Gluon
Selbstwechselwirkung
zur QED
• Fundamentaler Unterschied
Anwachsen des Potentials bei großen Abständen
• Laufende Kopplung: Quarks lassen sich nicht voneinander trennen, es gibt keine freien Quarks
kleiner der Abstand)
kleiner
die Kopplung
• Je gößer die Energie
Stärke(=
derjeWechselwirkung
nimmt abdesto
bei kleinen
Abständen
(= hohen
Energien), Kopplungsstärken sind energieabhängig
gemessenes „running“
starken
Wechselwirkung
kleine
Abstände
•derSehr
• Quarks spüren nichts voneinander
s
• Asymptotische Freiheit
• große Abstände
• Kopplung und damit potentielle
Energie zwischen zwei quarks nimmt
zu! ~1 GeV/c2 pro fm
• ,Confinement‘
Lehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
Michael Hauschild (CERN), Seite 7
[12]
Kristof Schmieden
40
0.2 GeV
Entdeckung derQCD
Quarks
1956 Hofstadter: Messung des Protonenradius
Stanford Linear Accelerator Centre
Friedmann, Kendall,
~ Rutherford experiment mit Elektronen
Taylor: 1969
--> es gibt drei ‘harte’ (punktförmige) Streuzentren im Proton
Entdeckung der Quarks
Elektron-Streuung
am Proton
1967 Friedmann, Kendall, Taylor (SLAC):
Elektronenstreuung an Protonen
[13]
Die gemessenen Querschnitte waren perfekt mit
der Anwesenheit von 2 up- und 1 down-quark im
Proton erklärbar.
0.2 GeV
10-15 cm
1956 Hofstadter: Messung des Protonenradius
• Elastische Streuung:
• Messung des
20 GeV
Stanford Linear Accelerator Centre
• Inelastische Streuung:
• Streuung an
1967 Friedmann, Kendall, Taylor (SLAC): ~ Rutherford experiment mit Elektronen
--> es gibt drei ‘harte’ (punktförmige) Streuzentren im Proton
Proton Radius
Konstituenten
• relativistische Ereignisse
• Ereignisse charakterisiert durch Impulsübertrag2
Die gemessenen Querschnitte waren perfekt mit
der Anwesenheit von 2 up- und 1 down-quark im
Proton erklärbar.
= q2 , Anstelle des
Streuwinkels
20 GeV
10-15 cm
•
E + mp c
2 2
2 2
= ( p~) c + mW c
2 2
• mW = mp : Elastische Streuung
Kristof Schmieden
41
are GeV
rules 0.2
briefly discussed.
'
Entdeckunga previous
derQCD
Quarks
reported
Letter,
between the behavior of the inelastic and elastic
experiin Fig. 1, where
1956 a
Hofstadter:
Protonenradius cross sections is also illustrated
Acceleramental results from
Stanford Messung
Lineardes
Stanford Linear Accelerator Centre
tor Center-Massachusetts Institute of Technolthe elastic cross section, divided by the Mott
Entdeckung der
for = 10', is Kendall,
included. The q' desectionFriedmann,
of high-energy
inelastic electron-procross
study am
Elektron-Streuung
Proton
ogy Quarks
1967 Friedmann, Kendall, Taylor (SLAC): ~ Rutherford experiment mit Elektronen
Taylor:
1969 is also considerton scattering. Measurements of
inelastic specpendence of the
deep continuum
--> es gibt drei ‘harte’ (punktförmige) Streuzentren im Proton
Elektronenstreuung an Protonen
tra, in which only the scattered electrons were
detected, were made at scattering angles of 6'
[13]
and 10' and with incident energies between 7 and
17 GeV. In this communication, we discuss some Die gemessenen Querschnitte waren perfekt mit
der Anwesenheit von 2 up- und 1 down-quark W=
im
2 GeV
of the salient features of inelastic spectra in the
Proton erklärbar.
--- W=5 GeV
0.2 GeV
deep continuum region.
10-15 cm
20 GeV
One of the interesting features of the measure-l
IO
ments is the weak momentum-transfer
depen1956 Hofstadter: Messung des Protonenradius
excita- Centre
sections
for
dence of the inelastic cross
Stanford
Linear
Accelerator
Elastische Streuung:
Inelastische
Streuung:
tions well beyond the
This
resonance region.
I—
I—
1967
Friedmann,
Kendall,
Taylor
(SLAC):
~
Rutherford
experiment
mit
Elektronen
illustrated
Here
weak
is
in
1.
dependence
Messung--> es gibt drei ‘harte’ (punktförmige) Streuzentren im Proton
des
StreuungFig.
an
O
we have plotted the differential cross section di-P.
b
Proton Radius
Konstituenten
~
IO
vided by the Mott cross section, (d'a/dQdE')/
b
konstant =
(do d/Q) M«, as a function of the square of the
q'= 2EE'(1-cos0), for
four-momentum transfer,
Punktförmig
Die gemessenen Querschnitte waren perfekt mit
relativistische
Ereignisse
the 1 reinvariant von
mass
ofund
theAnwesenheit
constant values of der
2 updown-quark im
2
Protondurch
erklärbar.
W'= 2M(E
Ereignissecoiling
charakterisiert
where Impulsübertrag
target system,
W,
-3
&,EaaSTiC
2
+M'
-q'.
incident
of
the
IO
electron,
E
the
-15
is
energy
= qcm, Anstelle des
Streuwinkels
10
20 GeV
Q SC&TTER~NG
E' is the energy of the final electron, and 0 is
defined in the laborathe scattering
angle, 2all 2
2 2
2 2
E + mtory
=M
( isp~the) mass
c +of themproton.
p c system;
W c The
homogene Kugel
cross section is divided by the Mott cross secIn
we have
L9
~
•
•
•
•
•
il
E')-
•
l~
•
• mW =
tion
mp :
Elastische
Streuung
e'
dG
(d
Kristof Schmieden
Mott
—
cos'p(9
4E Sin 2
IO
I
0
I
2
I
5
4
q2 (GeV/c)
6
7
2
(d o/dQdE')/oM «, in GeV, vs q for W
=2, 3, and 3.5 GeV. The lines drawn through the data
are meant to guide the eye. Also shown is the cross
section for elastic &-p scattering divided by OM«„
dipole
(do/dD)/oMo«, calculated for t) = 10', using the 41
FIG.
Formfaktor F
in order to remove the major part of the wellknown four -momentum transfer dependence arising from the photon propagator. Results from
both 6' and 10' are included in the figure for each
5
ll
1.
Entdeckung
des
Gluons
PETRA e e collider am DESY/Hamburg
+ -
Erzeugung von Quark – Antiquark Paaren (2 Jets)
Desy (Petra): 1979
Erzeugung von Quark - Antiquark Paaren
•Abstrahlung
eines Gluons erzeugt 3. Jet
• 3ter „jet“ durch Gluonstrahlung
jet
e+
3-jet event
[JADE Detektor]
• Bestimmung der Kopplungskonstanten:
s
jet
QCD
e- Entdeckung der Gluonen
# 3 jet events
# 2 jet events
hrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
Kristof Schmieden
# 3 jet events
1979
↵s ⇠
# 2 jet events
(DESY, 1979)
jet
s (s)
• Experimente am Petra e+e- Beschleuniger am DESY
• Experimente TASSO, Pluto, Mark-J, JADE
Michael Hauschild (CERN), Seite 9
PETRA Storage Ring, 1979, DESY (Hamburg)
42
Das Proton - heute
• Komplexes Viel-Teilchen System
• Quarks, Antiquarks, Gluonen
• Hochenergetische Kollisionen:
• Kollision einzelner ,Partonen‘
• Welchen Impuls Tragen die Partonen?
2
Q = 10 GeV
xg
Gluonen
0.8
July 2010
H1 and ZEUS HERA I+II Combined PDF Fit
1
2
HERAPDF1.5 (prel.)
Seequarks
exp. uncert.
xS
model uncert.
xuv
Valenzquarks
Seequarks
Quark-Antiquark Paare
Kristof Schmieden
xdv
0.2
0
0.2
0.4
0.6
10 6
10 4
parametrization uncert.
Valenzquarks
(uud)
10 7
10 5
0.6
0.4
!r(x,Q2) x 2i
PDFs (Parton density function)
HERA Structure Functions Working Group
xf
‣
0.8
x
1
10 3
10 2
10
1
10
10
10
-1
-2
-3
1
x: Impulsanteil
Partons
amwichtig
Proton
Kenntnis des
der PDF
ist enorm
für LHC
(Björkenpräsent!
x) Besonders wichtig für SUSY, Extradim
43
Was wir bisher kennengelernt haben
• Elementare Teilchen
• Bausteine der Materie
• Fermionen (S=1/2)
• Überträger der Kräfte
• Bosonen (S=1)
Kristof Schmieden
44
Was wir bisher kennengelernt haben
• Elementare Teilchen
• Bausteine der Materie
• Fermionen (S=1/2)
• Überträger der Kräfte
• Bosonen (S=1)
Neutrinos bisher vernachlässigt
Kristof Schmieden
44
Schwache
Wechselwirkung
Kristof Schmieden
45
Radioaktivität
• Zurück zum Anfang des 20. Jahrhunderts
• 1895: Wilhelm Röntgen entdeckt Röntgenstrahlung
• 1896: Henri Becquerel entdeckt Strahlung von Urankristallen
• 1898: Marie und Pierre Curie: Strahlung von Pechblende (U + Polonium)
• Dauerte 35 Jahre um diese Phänomene grob zu Verstehen
Kristof Schmieden
46
β-Zerfall
Felder
‘Schwache’ Wechselwirkung
β - Zerfall von Atomkernen
•Beta-Zerfall
von Atomkernen - warum wurden Elektronen mit einem
kontinuierlichen Energiespektrum emittiert?
Beobachtet: AZ → AZ+1 + eVerletzung der Energieerhaltung ?
Z --> (Z+1) + e ?
Meitner, Hahn: 1911
1911 Lise Meitner, Otto Hahn
Verletzung
der Energieerhaltung?
• 1930
Wolfgang Pauli: an extremely light neutral particle* is emitted in beta decay
Pauli: 1930
*‘neutron’, but in 1931 Fermi called it “‘neutrino” (little neutron)
n --> p + e +
Kristof Schmieden
ν
47
β-Zerfall
Felder
‘Schwache’ Wechselwirkung
β - Zerfall von Atomkernen
•Beta-Zerfall
von Atomkernen - warum wurden Elektronen mit einem
kontinuierlichen Energiespektrum emittiert?
Beobachtet: AZ → AZ+1 + eVerletzung der Energieerhaltung ?
Z --> (Z+1) + e ?
Meitner, Hahn: 1911
1911 Lise Meitner, Otto Hahn
Verletzung
der Energieerhaltung?
• 1930
Wolfgang Pauli: an extremely light neutral particle* is emitted in beta decay
Pauli: 1930
*‘neutron’, but in 1931 Fermi called it “‘neutrino” (little neutron)
leichtes Teilchen in Zerfall erzeugt
• Lösung: zusätzliches sehr
n --> p + e + ν
Postulat: AZ → AZ+1 + e- + ν
Neutrino (kleines Neutron)
Nachweis erst 1956.
Kristof Schmieden
47
Fermi‘s Theorie
• Beobachtungen:
• Umwandlung von Materie Teilchen
• Schwach (Lange Lebensdauer im vergleich zu EM Zerfällen)
• Kurz-Reichweitig
Fermi: 1934
neue Wechselwirkung! (1934 nur Gravitation & EM bekannt)
n
p+
e-
Kristof Schmieden
48
Fermi‘s Theorie
• Beobachtungen:
• Umwandlung von Materie Teilchen
• Schwach (Lange Lebensdauer im vergleich zu EM Zerfällen)
• Kurz-Reichweitig
Fermi: 1934
neue Wechselwirkung! (1934 nur Gravitation & EM bekannt)
• Phänomenologische Erklärung von Enrico Fermi:
• Punktförmige Wechselwirkung von 4 Teilchen
• Schwach: GF 10-5 relativ zur EM WW
• Analogie zu 2 Teilchenströmen: p,n / e,ν
n
p+
ν
e-
Berechnung von β - Zerfällen & Wechselwirkungswahscheinlichkeiten
möglich
Kristof Schmieden
48
“Phänomenologische”
Beschreibung der
Erhaltung
der Wahrscheinlichkeit
schwachen WW durch Enrico Fermi 1934
Problem in ~ 1950
• Großes
Wechselwirkung findet in einem Punkt statt
Enrico Fermi
(1901-1954)
für p+ν~
F Eν)
• Streuquerschnitt
Stärke GF ~ 10-5 relativ
zur (G
elektro-magnetischen
WW
n
Analogie
zu
zwei
Teilchen”strömen”
(Proton-Neutron
/
Elektron• Verletzt
Unitarität für E > 300 GeV (Wahrscheinlichkeit > 1)
Neutrino)
p
Felder
1934 - 1948
Glashow: 1958
e
Quanten-Elektrodynamik
• Lösungsansatz:
“Problem” in den 1950er Jahren bei höheren E
• Schwache Wechselwirkung durch schweres Austauschteilchen übertragen
Wahrscheinlichkeit
oberhalb 300 GeVbekannt)
> 100% (!)
bereits als Austauschteilchen
• (Photon
“Renormalisation”
Nacktes Elektron + Vakuum-Fluktuationen = beobachtbare
(“unendlich” - “unendlich” = “endlich”)
Idee von Sheldon Glashow 1958: schwache WW wird
R. P. Feynman
durch schweres Austauschteilchen übertragen
n
n
W-
e
ehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
Elektron Streuung
Präzise Berechnungsvorschriften in graphischer Form
p
p
Fermi
Feynman Diagramme
Glashow
Schwinger
Tomonaga
analog zum
Dyson
Photonaustausch
der elektromagnetischen WW
e
Michael Hauschild (CERN), Seite 12
• Große Masse des W - Teilchens erklärt kurze Reichweite (~10-18m) und kleine
Wechselwirkungswahrscheinlichkeit
Kristof Schmieden
49
Elektroschwache
Elektro-magnetische
und Wechselwirkung
schwache Wechselwirkung zeigen
iele Ähnlichkeiten
• Erkenntnis: Elektromagnetische & schwache Wechselwirkung
Vereinigung
der elektro-magnetischen
und der schwachen
sind Manifestationen
derselben zugrundeliegenden
WW sind
Wechselwirkung durch Glashow, Salam, Weinberg 1968
Glashow, Salam,
Weinberg: 1968
Vereinheitlichungund
zur
Elektroschwachen
Kraft!der gleichen
•Elektro-magnetische
schwache
WW sind zwei Aspekte
“elektroschwachen” Wechselwirkung
•
Sowohl
Quarks
als auch Leptonen
besitzen
eine
“schwache”
Ladung
Neue
„schwache“
Ladung:
tragen
Quarks
& Leptonen
n
p
W
Zu dieser Zeit noch
Unbeobachtet
Z0
ungeladen,
“neutraler“ Strom
elektrisch geladen
e
e
e
2 geladene schwere Austauschteichen: W+, W-
•
Z erhalten ihre
Masse durch das Higgs-Feld
neutrale
Austauschteilchen:
γ (masselos), Z0 (massiv)
•W2und
2 neutrale
Austauschteilchen:
(masselos),
2 geladene
Austauschteilchen:
WZ+0,(schwer)
W- (massiv)
dung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
Kristof Schmieden
Michael Hauschild (CERN), Seite 13
50
e Ähnlichkeiten
Elektroschwache Wechselwirkung
reinigung der elektro-magnetischen und der schwachen
echselwirkung durch Glashow, Salam, Weinberg 1968
• Vereinheitlichung zur Elektroschwachen Kraft!
Elektro-magnetische und schwache WW sind zwei Aspekte der gleichen
Glashow, Salam,
Weinberg: 1968
“elektroschwachen” Wechselwirkung
• Neue „schwache“ Ladung: tragen Quarks & Leptonen
Sowohl Quarks als auch Leptonen besitzen eine “schwache” Ladung
n
p
W
Zu dieser Zeit noch
Unbeobachtet
Z0
ungeladen,
“neutraler“ Strom
elektrisch geladen
e
e
schwache Hyperladung (Verbindung zur el. Ladung)
e
2 geladene schwere Austauschteichen: W+, W-
• Zu diesem Ansatz gehört eine neue Symmetrie ( SU(2) X U(1) )
2 neutrale Austauschteilchen:
(masselos), Z0 (schwer)
• Symmetrie nur bei großen Energien realisiert:
• Wechselwirkungen haben gleiche Stärke!
W und Z erhalten ihre Masse durch das Higgs-Feld
CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
• Bei niedrigen Energien:
• Symmetrie „spontan“ gebrochen
schwacher Isospin - verbindet
ν
bei p,n)
Michael Hauschild (CERN), Seite 13
e- & (vgl. Isospin
• W&Z Bosonen erhalten Masse durch Interaktion mit Higgs Feld
• Mehr in Stunde 3
Kristof Schmieden
51
“Neutrale
Ströme”
“Neutrale
Ströme”
Entdeckung des neutralen Stroms
0
CERN: 1973
Hinweis
auf
Z
0 am CERN
• Indirekter Indirekter
Indirekter
Hinweis
aufauf
Existenz
des Zdes
“Neutrale
Ströme”
Hinweis
Existenz
Z0 am1973
CERN
1973
elastischervon
Stoß
eines
Neutrinos
mit einem
ElektronElektron
der Atomhülle
Streuung
Neutrino
an
Elektron
• elastischeelastischer
Stoß
eines
Neutrinos
mit einem
der Atomhülle
0
Indirekter
Hinweis
auf
Existenz des
Z am
1973
schwache
Wechselwirkung,
Austausch
einesCERN
Z0 (“schwaches
Licht”)
aus Atomhülle
0
schwache
Wechselwirkung, Austausch eines Z (“schwaches Licht”)
keine el.-magn. Wechselwirkung, kein Photonaustausch
elastischer Stoß
eines
Neutrinos
mit einem Elektron
der Atomhülle
keine
el.-magn.
Wechselwirkung,
kein Photonaustausch
schwache Wechselwirkung, Austausch eines Z0 (“schwaches Licht”)
keine el.-magn. Wechselwirkung,
Z0 kein Photonaustausch
Z0 e-
e-
Z0
e-
e-
400 MeV Elektron
e-
400 MeV Elektron
e-
400 MeV Elektron
CERN
Gargamelle Blasenkammer
Lehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
hrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
CERN
CERN
Gargamelle Blasenkammer
Gargamelle Blasenkammer
Michael Hauschild (CERN), Seite 14
Lehrerfortbildung CERN, Oktober 2015 – Teilchenphysik 2
Kristof Schmieden
Michael Hauschild (CERN), Seite 14
Michael Hauschild
52 (CE
Experimenteller Nachweis von W & Z
• Text
• Text
• Text
Kristof Schmieden
CERN: 1983
53
Überschrift
• Text
• Text
• Text
Kristof Schmieden
54
Überschrift
• Text
• Text
• Text
Kristof Schmieden
55
Überschrift
• Text
• Text
• Text
[5]
Kristof Schmieden
56
Literaturverzeichnis
[2] Rainer Müller - Eigene Grafik, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8742784
[3] Von Kurzon - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32422326
[4] By Sch (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (http://www.gnu.org/
copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons
[5] Economist: http://www.economist.com/blogs/graphicdetail/2012/07/daily-chart-1
[6] CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=75046
[7] http://www.orbitals.com/orb/
[8] C. Anderson, PhysRev.43.491, http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.43.491
[9] Own work by uploader Emokderivative work: WikiMichi (talk) - Casimir plates.svg, CC BY-SA 3.0, https://
commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8900709
[10] http://www.cosmiq.de/qa/show/934946/wie-funktionieren-austauschteilchen/
[11] Determination of the energy measurement accuracy for charged particles by their range in nuclear photoemulsion
A.S. Barabash (Moscow, ITEP) et al.. Nov 2012. 8 pp. Phys.Inst. 39 (2012) 300-304 http://arxiv.org/abs/1211.1471v2
[12] ATLAS-CONF-2013-041, https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2013-041/
[13] M. Breidenbach, J. I. Friedman, H. W. Kendall, et. al. Phys. Rev. Lett. 23, 935
[14] Von MissMJderivative work: Polluks (talk) - Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg, CC BY 3.0, https://
commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11307906
Kristof Schmieden
57