Teilchenphysik undAstrophysik

(1)

S em inar S S 2003 RW T H :

M oderne M ethoden/Experim ente der T eilchen- und A stroteilchenphysik

G. Flügge, T. Hebbeker, K.Hoepfner, J. Mnich,

W. Wallraff

Elementarteilchenphysik/Astroteilchenphysik Seminarthemen

http://www.physik.rwth-aachen.de/~fluegge

(2)

T e il c h e n p h y s ik u n d A s t r o p h y s ik

Teilchenbeschleuniger

untersuchen Prozesse s nach dem Urknall

10

⁻10

Materie- Antimaterie- Asymmetrie ?

Dunkle Materie = Neue Teilchen ? (Supersymmetrie) Dunkle Energie ?

(3)

(4,5) M ethoden der experim entellen T eilchenphysik

U nschärferelation:

N eue schw ere T eilchen (M asse m ):

p x ≈ 1 /

∆

S tudium der Kräfte bei hohen Energien:

(Big Bang!)

HOHE

ENERGIE !

Werkzeuge:

• (5)Teilchenbeschleuniger

• (4) Teilchendetektoren

(4)

(17) Tests der Q uantenchrom odynam ik

(18) Präzisionsm essungen

zur elektroschw achen W echselw irkg.

(5)

(1) D as S tandardm odell der Teilchenphysik

Materie: Spin ½ - Fermionen:

Leptonen:

Quarks:

Wechselwirkungen: Spin 1 – Eichbosonen:

elektroschwach:

stark:

80 GeV W⁺ W^-

W-Boson

91 GeV Z

Z-Boson

masselos γ

Photon

masselos g

Gluon

(Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!

(6)

(16) S uche nach dem H iggs-Boson und anderen neuen T eilchen Higgs: Neutrales Spin-0 Boson

Fundamental: erzeugt Masse aller Teilchen !

Erzeugung und Zerfall bei LEP:

(7)

(3) A stroteilchenphysik

• geladene kosmische Strahlung

• hochenergetische Photonen

• Neutrinos (Supernovae, Sonne, ?)

• Antimaterie-Kerne ?

• Dunkle Materie ?

(8)

(20) N achw eis

hochenergetischer kosm ischer

S trahlung (19) Kosm ische T eilchenbeschleuniger

(9)

(6) A tm osphärische N eutrinos (7) S olare N eutrinos

Neutrino-Sorten wandeln sich ineinander um!

Neutrinos haben Masse !

(10)

(10) D unkle M aterie –

Experim entelle und T heoretische G rundlagen

Halo um Galaxien ?

Simulation Materieverteilung Universum

(11)

(14) M essung der kosm ologischen Expansion m it S upernovae Supernovae Typ Ia

= „Standardkerze“

Alter

Helligkeit

(12)

(13) N eue M essungen der kosm ischen H intergrundstrahlung

Flachheit des Raumes ? Galaxienentwicklung ? ...

(13)

(11) D ie S uche nach D unkler M aterie –

Experim ente auf der Erde und im W eltraum

CRESST AMS

(14)

M ö g li c h e S e m in a r t h e m e n

(Teilchenphysik)

No SPRECHER THEMA BETREUER

1 Das Standardmodell der Teilchenphysik 2 Einführung in die Kosmologie

3 Astroteilchenphysik - Überblick 4 Grundlagen von Teilchendetektoren 5 Einführung in Teilchenbeschleuniger

6 Atmosphärische Neutrinos

7 Solare Neutrinos

8 Messungen zur CP-Verletzung

9 Gross-Detektoren an Hadron-Kollidern

10 Dunkle Materie – experimentelle und theor. Grundlagen

11 Die Suche nach Dunkler Materie

12 Suche nach Antimaterie im Weltraum

13 Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung 14 Messung der komologischen Expansion mit Supernovae 15 Gamma Ray Burster

16 Suche nach dem Higgs und anderen neuen Teilchen

17 Tests der Quantenchromodynamik

18 Präzisionsmessungen zur elektroschwachen Wechselwirkung

19 Kosmische Teilchenbeschleuniger

20 Nachweis hochenergetischer kosmische Strahlung

21 Vom starken zum schwachen Isospin

22 Das Verhältnis der Elemente H/D/He im frühen Universum