BAUPLAN KOSMOSª -...

1
Es wird vermutet, dass Masse in der Physik durch das soge- nannte Higgs-Feld vermittelt wird. Je stärker ein Teilchen mit dem Higgs-Feld reagiert, umso mehr Masse hat es und umso leichter kann es das Higgs-Feld in Schwingung versetzen. Die- se Schwingungen erzeugen die Higgs-Teilchen, die nach fast 50 Jahren Suche 2012 am CERN entdeckt wurden. Bausteine der Welt Was die Welt zusammenhält BAUPLAN KOSMOSª Gravitation Die Einstein’sche Relativitäts- theorie beschreibt die Gravita- tion perfekt. Alle experimentellen Tests habe dies bisher bestätigt. Demnach ist Gravitation eine Eigenschaft der Geometrie von Raum und Zeit. Materie krümmt die Raumzeit, was die Bewe- gung der Materie beeinflusst. Diese Theorie ist keine Quanten- theorie. An einer Quantentheorie der Gravitation (die es geben muss) wird intensiv geforscht. Gluonen (g), die Austausch- teilchen der starken Kraft, wurden 1978 am PETRA- Beschleuniger am DESY entdeckt. Sie wirken wie Klebstoff und halten die Quarks im Proton zusammen. Obwohl die Gravitation die schwächste der vier Kräfte in der Natur ist, ist sie die im All- tag bekannteste. Sie bewirkt die gegenseitige Anziehung von Massen (Gewichtskraft) und den Zusammenhalt von Planeten- systemen und Galaxien. Photonen (γ) sind die Austausch- teilchen der elektromagnetischen Kraft. Sie wirkt auf alle Teilchen, die geladen sind. Als sichtbares Licht sind Photonen jedem be- kannt. Die elektromagnetische Kraft erzeugt Phänomene wie Licht, Elektrizität und Magnetismus. Die schwache Kraft wird über den Austausch von W- und Z-Bosonen vermittelt. 1983 wurden Bosonen am CERN entdeckt. Durch Prozesse bei denen die schwache Kraft wirkt, leuchtet die Sonne. Noch in den 1930er Jahren kann- te man lediglich drei elementare Bausteine der Materie: Protonen, Neutronen und Elektronen. Spä- ter wurden in der kosmischen Strahlung und in Experimenten an Beschleunigern hunderte neuer Teilchen entdeckt. Nach heutigem Wissen sind die ele- mentaren Bausteine die Quarks und die Leptonen. Aus diesen setzen sich alle weiteren, zuvor entdeckten Teilchen und die gesamte Materie zusammen. Die Wechselwirkung von Ele- mentarteilchen wird in Quanten- theorien durch den Austausch von Teilchen beschrieben, Zerfall und Produktion von Materieteil- chen, wie auch Kräfte zwischen ihnen werden durch Austausch- teilchen vermittelt. Heute wer- den drei der vier fundamentalen Kräfte (die elektromagnetische, starke und schwache Kraft) durch Teilchenaustausch mit Quantentheorien beschrieben. Elektromagnetische Kraft Schwache Kraft Starke Kraft Gravitationskraft H Higgs 1/100 000 000 000 000 000 000 000 1/10 000 000 1/10 1/10 000 1/10 1/1000 10 21 m Galaxie > 0,01 m Kristall 10 -9 m Molekül 10 -10 m Atom 10 -14 m Atomkern 10 -15 m Proton < 10 -18 m Elektron/Quark < Deutsches Elektronen-Synchrotron Ein Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft u c t Photon γ Gluon g Z-Boson Z W-Boson W Elektron- Neutrino Myon- Neutrino Tau- Neutrino Elektron Myon Tauon Up- Quark Charm- Quark Top- Quark Down- Quark Strange- Quark Bottom- Quark τ μ e v e v μ v τ b s d Austauschteilchen Leptonen Quarks Materieteilchen e - e - e - e - γ w + u d e + υ e u u d d g

Transcript of BAUPLAN KOSMOSª -...

Page 1: BAUPLAN KOSMOSª - physik-begreifen-zeuthen.desy.dephysik-begreifen-zeuthen.desy.de/sites2009/site_PhyBegZ/content/e2198/... · Eigenschaft der Geometrie von Raum und Zeit. Materie

Es wird vermutet, dass Masse

in der Physik durch das soge-

nannte Higgs-Feld vermittelt

wird. Je stärker ein Teilchen mit

dem Higgs-Feld reagiert, umso

mehr Masse hat es und umso

leichter kann es das Higgs-Feld

in Schwingung versetzen. Die-

se Schwingungen erzeugen die

Higgs-Teilchen, die nach fast

50 Jahren Suche 2012 am

CERN entdeckt wurden.

Bausteine der Welt

Was die Welt zusammenhält

BAUPLANKOSMOSª

Gravitation Die Einstein’sche Relativitäts-

theorie beschreibt die Gravita-

tion perfekt. Alle experimentellen

Tests habe dies bisher bestätigt.

Demnach ist Gravitation eine

Eigenschaft der Geometrie von

Raum und Zeit. Materie krümmt

die Raumzeit, was die Bewe-

gung der Materie beeinfl usst.

Diese Theorie ist keine Quanten-

theorie. An einer Quantentheorie

der Gravitation (die es geben

muss) wird intensiv geforscht.

Gluonen (g), die Austausch-teilchen der starken Kraft, wurden 1978 am PETRA-Beschleuniger am DESY entdeckt. Sie wirken wie Klebstoff und halten die Quarks im Proton zusammen.

Obwohl die Gravitation die schwä chste der vier Krä fte in der Natur ist, ist sie die im All-tag bekannteste. Sie bewirkt die gegenseitige Anziehung von Massen (Gewichtskraft) und den Zusammenhalt von Planeten-systemen und Galaxien.

Photonen (γ) sind die Austausch-teilchen der elektromagnetischen Kraft. Sie wirkt auf alle Teilchen, die geladen sind. Als sichtbares Licht sind Photonen jedem be-kannt. Die elektromagnetische Kraft erzeugt Phänomene wie Licht, Elektrizität und Magnetismus.

Die schwache Kraft wird über den Austausch von W- und Z-Bosonen vermittelt. 1983 wurden Bosonen am CERN entdeckt. Durch Prozesse bei denen die schwache Kraft wirkt, leuchtet die Sonne.

Noch in den 1930er Jahren kann-

te man lediglich drei elementare

Bausteine der Materie: Protonen,

Neutronen und Elektronen. Spä-

ter wurden in der kosmischen

Strahlung und in Experimenten

an Beschleunigern hunderte

neuer Teilchen entdeckt. Nach

heutigem Wissen sind die ele-

mentaren Bausteine die Quarks

und die Leptonen. Aus diesen

setzen sich alle weiteren, zuvor

entdeckten Teilchen und die

gesamte Materie zusammen.

Die Wechselwirkung von Ele-

mentarteilchen wird in Quanten-

theorien durch den Austausch

von Teilchen beschrieben, Zerfall

und Produktion von Materieteil-

chen, wie auch Krä fte zwischen

ihnen werden durch Austausch-

teilchen vermittelt. Heute wer-

den drei der vier fundamentalen

Krä fte (die elektromagnetische,

starke und schwache Kraft)

durch Teilchenaustausch mit

Quantentheorien beschrieben.

Elektromagnetische Kraft Schwache Kraft Starke KraftGravitationskraft

den Austausch von W- und

Durch Prozesse bei denen

HHiggs

1/100 000 000 000 000 000 000 000 1/10 000 000 1/10 1/10 000 1/10 1/1000

1021 m Galaxie > 0,01 m Kristall 10 -9 m Molekül 10 -10 m Atom 10-14 m Atomkern 10-15 m Proton < 10-18 m Elektron/Quark <

Deutsches Elektronen-SynchrotronEin Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft

u c t

Photon

γGluon

gZ-Boson

ZW-Boson

W

Elektron-Neutrino

Myon-Neutrino

Tau-Neutrino

Elektron Myon Tauon

Up-Quark

Charm-Quark

Top-Quark

Down-Quark

Strange-Quark

Bottom-Quark

τμe

ve vμ vτ

bsd

Austauschteilchen

Lept

onen

Qua

rks

Mat

erie

teilc

hen

e-

e-

e-

e-

γw+

u d

e+

υe

u u

d d

g