teilchenphysik – ohne beschleuniger und kosmologie hartmut abele sommersemester 2007
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Teilchenphysik – ohne Beschleuniger
und Kosmologie
Hartmut AbeleSommersemester 2007
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 2
Erfolge der Teilchenphysik LEP, CERN
HD: Opal, aleph
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 3
weiteres Ergebnis: Zahl der leichten Neutrinofamilien
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 4
Erfolge
m/m = 2.3 x 10m/m = 2.3 x 10-5-5
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 5
Erfolge der Teilchenphysik LEP, CERN
m/m = 3.6 x 10m/m = 3.6 x 10-4-4
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K. Blaum:Atomic masses –
Cyclotron frequency:
Bm
qfc
21
B PENNING trap Strong homogeneous
magnetic field Weak electric 3D
quadrupole field
z0
r0
ring electrode
end capTypical fc frequencyq = 50e, m = 100 u,B = 7 T
fc ≈ 53 MHz
NqBT
m
m
m
rf
q/m
B
q/m
m/mlimit = 3·10-10 – 1·10-11
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 7
Quests in Fundamental Physics
Weakinteraction
Electro-magnetism
Stronginteraction
Gravity
Lämmerzahl, Graduiertentage Heidelberg 2003
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 8
2 Säulen:
QuantentheorieQuantentheorie RelativitätstheoriRelativitätstheoriee
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 9
Ziel der Teilchenphysik:Kenntnis der grundlegenden Gesetze
SM als Quantentheorie- nicht dynamische
Raumzeit
Gravitation als ART- dynamische Geometrie der
Raumzeit, gekoppelt an Materie
abgeleitet von einfachen Symmetrieprinzipen
Neutronenphysik
Stringtheorien, Supersymmetrie
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 10
17. /18. JhdtHimmels-
mechanik
Mechanik
Akustik
Mechanik
19. JhdtMagnetismus
Elektrizität
Optik
Wärmestrahlung
Elektrodynamik
Mechanik
Themodynamik
Stat. Mechanik
Vereinigungen:Vereinigung zuvor getrennter Phänomene
20. JhdtQM
E.-Dynamik
QED
QED
Schw. WW
QCD
Standardmodell
der Teilchen
21. JhdtTeilchen +
Kosmologie
SM
ART
???
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 11
Standardmodell der Teilchenphysik
Input: Principia: - Eichprinzip angewandt auf U(1) x SU(2) x SU(3)
- Lorentzinvarianz: x‘ = Lx
- CPT, ...Invarianz
Output: - Wechselwirkungen
- Bewegungsgleichungen Maxwell, Schrödinger, Dirac- Existenz der Photonen, Gluonen, W±, Z0 (Träger der WW)- Erhaltung der Ladungen (Quelle der
WW)
Fazit: SM ist sehr erfolgreich- z.B. als Basis für Technologie, Chemie, Mol.biologie
D. Dubbers 2007
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 12
Grundlagen
Gesetze der Relativitätstheorie4er-Vektoren, Lorentztransformation
3int [ ( ) ( )][ ]
ej p j n j e jj
M d xC x O x C O
35 reelle Koeffizienten! (Lee 1956)
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 13
Jackson 1957
S,S’,T,T’,V,V’A,A’,(P,P’): 20(18)-KopplungenS,S’,T,T’,V,V’A,A’,(P,P’): 10(8)- Kopplungen bei TVerschiedene Annahmen:H. Paul 1970
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 14
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 15
Adelberger 1993
TRI,
TRI, V-A dh V=V’, A=A’
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Hartmut Abele, University of Heidelberg 16
J.C. Hardy and I.S. Towner
S=S’, V=V’: S/V < 0.0013 (x 2)bF < 0.0026 (x2)