Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Dieses Essential gibt eine kompakte Einführung in unser aktuelles Bild der Elementarteilchenphysik. Es legt dabei den Schwerpunkt auf Phänomene wie das Higgs-Teilchen, welche am Large Hadron Collider (LHC) erforscht werden. Der LHC am Forschungszentrum CERN bei Genf ist der leistungsfähigste Beschleuniger der Welt und läuft seit dem Frühjahr 2015 erneut mit Rekordenergie. Der Autor beschreibt, wie das sogenannte „Standardmodell der Teilchenphysik“ aufgebaut ist und wie die Experimente des LHC es durch genauere Messungen festigen und durch neue Entdeckungen revolutionieren können. Dabei werden die wichtigsten grundlegenden Begriffe erklärt: Was sind beispielsweise virtuelle Teilchen, und welche Rolle spielen sie in der Natur? Was ist eine Quantenfeldtheorie? Sind die Elementarteilchen wirklich elementar? Was ist Symmetriebrechung?

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Über die klassische Physik hinaus

Dieses Kapitel folgt den Entwicklungen von den Anfängen der modernen Physik bis zur Quantenelektrodynamik. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt Phänomene bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit, während die Quantenmechanik erlaubt, die Vorgänge in den Atomen zu berechnen. Für ein grundlegendes Verständnis der Physik auf den kleinsten Skalen müssen diese beiden Theorien vereinigt werden. Dies hat einige erstaunliche Konsequenzen, die im Folgenden erläutert werden. Nebenbei lernt der Leser, wie man mit einfachen Mitteln die Geschwindigkeit des Teilchenstrahls im LHC berechnen kann.

Alexander Knochel

Der Weltuntergang, das Elektronenvolt und Du

Dieses Kapitel gibt einen überblick über die in der Kernphysik, Hochenergiephysik und Astroteilchenphysik üblichen Energieskalen und erklärt die wichtige Maßeinheit „Elektronenvolt“ oder eV. Zum Abschluss geht es um globale Sicherheitsbedenken: Kann der LHC mit seinen bisher unterreichten Energien den Weltuntergang herbeiführen?Dieses Kapitel gibt einen überblick über die in der Kernphysik, Hochenergiephysik und Astroteilchenphysik üblichen Energieskalen und erklärt die wichtige Maßeinheit „Elektronenvolt“ oder eV. Zum Abschluss geht es um globale Sicherheitsbedenken: Kann der LHC mit seinen bisher unterreichten Energien den Weltuntergang herbeiführen?

Alexander Knochel

Das Standardmodell der Teilchenphysik

Dieses Kapitel liefert zunächst eine knappe historische und physikalische Zusammenfassung, wie unser aktuelles Bild der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen aussieht und entstanden ist. Während die Quantenelektrodynamik lediglich die Phänomene des Elektromagnetismus beschreibt, gelang es in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, die starke und schwache Wechselwirkung mit ins Boot zu holen. Die resultierende Theorie wird das "Standardmodell der Teilchenphysik" genannt. In dieser Erfolgsgeschichte spielt das Higgs-Teilchen eine Hauptrolle. Es löst einen schweren Konflikt zwischen Beobachtungstatsachen und der mathematischen Konsistenz der Theorie in Wohlgefallen auf.

Alexander Knochel

Wie man Teilchen erzeugt und untersucht

Was passiert, wenn Teilchen kollidieren? Was ist eine Resonanz? Wie kann man ein Teilchen entdecken, das zerfällt, bevor es je beobachtet werden kann? Wie berechnet man die Erzeugung des Higgs-Teilchen, und welche Rolle spielen die Feynman-Graphen dabei? In diesem Kapitel trifft unser theoretisches Verständnis vom Verhalten der Elementarteilchen auf die reale Welt, und das Ergebnis kann sich sehen lassen.

Alexander Knochel

Ausblick und Zusammenfassung

Das Standardmodell der Teilchenphysik ist eine sehr erfolgreiche Theorie – vielleicht zu erfolgreich? Solange neben dem Higgs-Teilchen am LHC oder anderen Experimenten keine weiteren revolutionären Entdeckungen gemacht werden, stehen wir vor dem Dilemma, dass wir zwar eine gute Theorie haben, aber wenige konkrete Hinweise, wie es weitergehen soll. Zum Glück gibt es einige offene Fragen, deren Klärung das Standardmodell nach jahrzehntelanger Herrschaft vom Thron stoßen könnte.

Alexander Knochel

Backmatter

Weitere Informationen

Premium Partner

in-adhesivesMKVSNeuer Inhalt

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Whitepaper

- ANZEIGE -

Technisches Interface Design - Beispiele aus der Praxis

Eine gute Theorie besticht nur darin, dass am Ende einer Entwicklung sinnvolle und nutzergerechte Produkte herauskommen. Das Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design legt einen starken Wert auf die direkte Anwendung der am Institut generierten wissenschaftlichen Erkenntnisse. Die grundlegenden und trendunabhängigen Erkenntnisse sind Grundlage und werden in der Produktentwicklung angewendet. Nutzen Sie die Erkenntnisse aus den hier ausführlich dargestellten Praxisbespielen jetzt auch für Ihr Unternehmen.
Jetzt gratis downloaden!

Marktübersichten

Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

Bildnachweise