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Teilchenphysik ohne Beschleuniger und Kosmologie Hartmut Abele Sommersemester 2007

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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weiteres Ergebnis: Zahl der leichten Neutrinofamilien

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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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Quests in Fundamental Physics

Weakinteraction

Electro-magnetism

Stronginteraction

Gravity

Lämmerzahl, Graduiertentage Heidelberg 2003

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2 Säulen:

QuantentheorieQuantentheorie RelativitätstheoriRelativitätstheoriee

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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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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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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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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)