• Wechselwirkung: – Kraftwirkung zwischen Teilchen– Verantwortlich für Teilchen-Zerfälle und

Produktion

• 4 fundamentale Wechselwirkungen

– Gravitation (Schwerkraft)

– Elektromagnetismus

– Schwache Wechselwirkung

– Starke Wechselwirkung

Konzept der Wechselwirkungen

N

S

q q pp

nn

nn

p

ppp

p

n

nnp

pnpn

p

Gravitation (Schwerkraft)

2

3111067.6

skg

mG

2r

mMGFgrav

Die Coulombkraft

C

mVk

91099.8

2r

qqkF ep

el

Schwache Wechselwirkung – Der pp-Zyklus der Sonne

Starke Wechselwikung – Quarks: Bausteine der Atomkerne

Quarks, Bausteine der Hadronen

Name Ladung Masse in GeV/c2

up 2/3 0.005

down -1/3 0.01

charm 2/3 1.5

strange -1/3 0.15

top 2/3 175

bottom -1/3 4.5

Proton 0.938 GeV/c2

Meson 2 Quarks 1 eV=1.9 10-19 Joule1 eV/c2= 1.78 10-36 kg1 GeV/c2=109 eV/c2

Prinzip von Kraftwirkungen

• Zu jeder Wechselwirkung gehört eine Ladung• Nur Teilchen mit entsprechender Ladung spüren

Wechselwirkung• Wechselwirkung erfolgt über Austausch von Botenteilchen

Abstoßend Anziehend

Die 4 fundamentalen Wechselwirkungen

Name der Kraft Reichweite

Stärke Austauschteilchen

stark 10-15 m ~1 8 Gluonen

elektro-magnetisch

unendlich ~10-3 Photon

schwach 10-17 m ~10-5 W+ W- Z

Gravitation unendlich ~10-38 Graviton

Zusammenfassung „Kräfte“

• Die unterschiedlichen Ladungenbewirken unterschiedliche Kräfte zwischen Teilchen

• Sie erklären auch das unterschiedliche Verhaltenin den Detektoren

• Sowie die Bildung vonTeilchenjets aus Quarks

Das vollständige Set der Bausteinteilchen

• Das 4er Set der „1.Baustein-Generation“ wiederholt sich genau 2 Mal

• Niemand weiss warum

Zusammenhang Teilchenphysik - Kosmologie

heißes Universum

alle Teilchen haben hoheEnergie (Temperatur)und kollidieren unkontrolliert

gezielte, kontrollierteeinzelne Kollisionenund deren Aufzeichnung

Teilchenkollision bei hohen Energien

Alter Temperatur Energie Größe

10-43 s 1032 K 1019 GeV Nadelspitze

10-36 s 1028 K 1015 GeV Tennisball

10-24 s 1022 K 109 GeV 50 km

10-14 s 1017 K 10000 GeV wie Sonne

10-10 s 1015 K 100 GeV

10-6 s 1013 K 1 GeV wie Sonnen-system

1s 1010 K 0.001 GeV 1 Lichtjahr

1 min 109 K 0.0001 GeV 50 Lichtjahre

1 Jahr 106 K 0.0000001 GeV wie Milch-straße

100.000 Jahre 10.000 K 1 eV 1 MillionLichtjahre

heute 3 K 10-4 eV 10 MilliardenLichtjahre

Rückblick zum Urknall

durchExperimentegesichert

im Bereich von Theorien

Schlussübersicht