Physik bei TESLA - Ursprung der Masse

Sabine Riemann
... erkennen, was die Welt
im Innersten zusammenhält.
Die Masse
Newton: Beziehung zwischen Gewicht und Masse
F=Mg
Einstein: Energie und Masse sind äquivalent
E = M c2
(1 g = 5.5 . 10 23 GeV)
Und woher kommt die Masse ?
Wir wissen es nicht.
Aber wir haben Ideen, wie Masse entstehen könnte.
Diese Theorien müssen experimentell geprüft werden.
Und das macht die Masse so interessant...
Das
Standardmodell
Periodensystem
Leptonen
Quarks
der Materieteilchen
u
d
e
ne
c
s
m
nm
und Kraftteilchen
t
b
t
Z
nt
???
H
g
stark
g
elektromagnetisch
W+ W -
schwach
Higgs-Boson
Die Lösung? Der Higgs-Mechanismus
Peter Higgs:
Masse entsteht in der
Wechselwirkung mit einem
skalaren Feld (Higgs-Feld)
f
Wie kann man das
Z
e+
Z
b
Higgs-Boson ‘sehen’ ?
_
f
e-
•Hohe Energien
•TESLA
H
_
b
•Erzeugung des Higgs
•Nachweis der
Zerfallsprodukte im
Detektor
Simulation
Wie kann man das Higgs Boson messen ?
,t,W
__
,t,W
Higgs-Bosonen zerfallen
bevorzugt in
schwere Teilchen.
Simulation
Häufigkeit dieser
Reaktionen
wird gemessen:
Was wissen wir über das Higgs-Boson?
Large Electron Positron Collider
LEP
(elektroschwache Messungen)
Suche nach den Zerfallsteilchen
vom Higgs:
M >114 GeV
‘Indirekte’ Messungen:
Higgs Boson beeinflusst
die Produktion von
Quark- und Lepton-Paaren
M < 200 GeV
Theorie:
M <1000 GeV
Das Porträt des Higgs-Boson
• Masse
• Kopplungen ?
• Spin (Eigendrehimpuls): s=0 ?
Ist es wirklich DAS HIGGS, das wir erwarten ?
Simulation
LHC und TESLA - Starke Partner!!
LHC (Large Hadron Collider)
p
p
fig higgs am lhc
Entdeckungsmaschine
TESLA
e+
fig. higgs am lc
Präzisionsmaschine
e-
Gibt es mehr als eine Art von Higgs-Bosonen ?
Das Standardmodell-Higgs ist die einfachste Variante
eines Higgs-Modells
Es könnte aber mehrere Higgs-Bosonen geben
(z.B. in supersymmetrischen Modellen (MSSM))
Mit TESLA kann man das
Standard-Higgs
von anderen unterscheiden!
Und wenn es das Higgs gar nicht gibt?
Dann ist etwas faul im Standardmodell
- und wir brauchen TESLA erst recht !
Präzisonsmaschine TESLA:
ê Produktion aller fundamentalen Teilchen
in grosser Zahl
Genauer Vergleich mit Modellvorhersagen:
Vorhersagen zur Physik bei unerreichbaren
Energien
Sind die Elementarteilchen wirklich elementar?
Wie gross sind Quarks und Leptonen ?
al l
n
k
r
U
Mit Tesla suchen wir nach dem Ursprung der Masse.
Und ausserdem ...
Warum sind einige Leptonen und Quarks
viel schwerer als die anderen?
Warum gibt es genau 3 Generationen von
Leptonen und Quarks ?
Lassen sich die Wechselwirkungen vereinheitlichen?
Wohin gehoert die Graviation ?
Und, und, und …