Universität Bonn „Von Quarks zu Quasaren“ Oktober 2004

Teilchenzirkus

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Teilchenzirkus

Hey du !

Heute dreht sich alles um uns!!

Herzlich willkommen zum …

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Von Quarks zu Quasaren

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Rastertunnelmikroskop

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Elektron + Atom Elektron + Elektron + positives Ion

Stoßionisation

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Erforschung der Radioaktivität

Marie Curie 1867 – 1934

geb. Sklodowska

Pierre Curie 1859 – 1906

Nobelpreis 1903

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„Es war bestimmt das unglaublichste Ergebnis, das mir je in meinem Leben widerfuhr, es war fast so unglaublich, als wenn einer eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert hätte und diese zurückgekommen wäre und ihn getroffen hätte.“

Ernest J. Rutherford, 1911

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Teilchenzirkusprimäres Teilchen trifft auf

Atmosphäre: 15 – 30 km Höhe

Atmosphäre

e

Fuji

3776 m

np

p, He, ...

e

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TeilchenzirkusSuperkamiokande

Kamioka-Mine in Japan:

Japan:

- Nachweis extraterrestrischer Geisterteilchen -

H20: 50 000 t

40 m hoch, 40 m

11146 Photomultiplier50 cm

1 km tief inKamioka Mine

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Teilchenzirkusprimäres Teilchen trifft auf

Atmosphäre: 15 – 30 km Höhe

Atmosphäre

e

Fuji

3776 m

np

p, He, ...

e

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solar

Sonne

atmos.

● Myonen: scharferLichtkegel

● Elektronen: verwaschener Lichtkegel

e,

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Kondensstreifen beim Flugzeug

Rußpartikel aus Triebwerken

KondensierterWasserdampf

... erinnern an:

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Ionisierendes Teilchen

+ Positives Ion

Elektron

+

+ +

++

+ +

+

- -

--

--

- -

-

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E = mc2

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Die Augen der Teilchenphysik: riesige Detektoren

30 GeV e ¯ p 800 GeV

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Von Quarks zu Quasaren

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Elektromagnetismus gewinnt gegen Schwerkraft um das100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 fache

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Alles

Elektro-magnetismus!

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Neutronzerfall

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* Es gibt vier fundamentale Kräfte.

Kraft Reichweite

Starke Kernkraft Protondurchmesser

Schwache Kraft 1/1000 Protondurchmesser

Elektromagnetismus unendlich

Schwerkraft unendlich

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* Zu jeder Kraft gehört eine Ladung

Kraft Ladung

Starke Kernkraft Starke Ladung

Schwache Kraft Schwache Ladung

Elektromagnetismus Elektrische Ladung

Schwerkraft Masse

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David J. Gross H. David Politzer Frank Wilczek

"for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction"

The Nobel Prize in Physics 2004

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Kräfte = Austausch von Botenteilchen

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Das kann man wirklich messen!

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Emmy Noether1882 - 1935

Studiert Mathe trotz FrauenverbotErlangen, 1917:Symmetrie Erhaltungsgröße(Energie, Ladung,…)

Albert Einstein: "Fraulein Noether was the most significant creative mathematical genius …since the higher education of women began."

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Teilchen- Antiteilchen- Symmetrie perfekt?

Welten aus Antimaterie?

Welt nur aus Materie! !

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Weitere Symmetrien?

Botenteilchen mit den Eigenschaften von Materie?

Und andersrum?

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Gravitationslinse2. Bild

Objekt

Bild

Beobachter

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nah dran

weit wech

schnell

langsam

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Tschüss !!!!!!

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50

7060

50

7060

50

7060

Irgendwo

Eichung:

Eichung:

WoandersEich-Symmetrien für Menschen

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•Jede Kraft hat eigene Botenteilchen

• Boten nur sendbar, wenn entsprechende Ladung vorhanden

Kraft Botenteilchen

Starke Kernkraft Gluonen g

Schwache Kraft Weakonen (W und Z)

Elektromagnetismus Photonen

Schwerkraft ?

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Materie + Antimaterie Botenteilchen

Vor 13,4 Milliarden Jahren…