Teilchenphysik

In der Teilchenphysik wird untersucht, ob das Standardmodell stimmt und wie es gegebenenfalls modifiziert werden müsste. Dazu bedient man sich großer Teilchenbeschleuniger, in denen verschiedene Teilchen aufeinander geschossen werden (zum Beispiel Elektronen auf Positronen). Anhand der entstehenden Reaktionsprodukte, deren Verteilung in den Nachweisdetektoren und der Energie- und Impulsbilanz lassen sich neue und bekannte Teilchen identifizieren.

Die Teilchenphysik versucht mit neuen Techniken, die bekannten Teilchen zu ordnen (dies führte zum Standardmodell) und Voraussagen zu neuen Teilchen zu machen.

Standardmodell der Elementarteilchenphysik

Das heutige Wissen über die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen wird im Standardmodell der Elementarteilchenphysik zusammengefasst. Das Standardmodell erlaubt eine konsistente Beschreibung der starken, der schwachen und der elektromagnetischen Wechselwirkung in Form von Quantenfeldtheorien.

Das Standardmodell beinhaltet 12 Teilchen (und 12 Antiteilchen), welche in Leptonen und Quarks unterteilt werden. Die Kräfte, welche zwischen diesen Teilchen wirken, werden durch den Austausch so genannter Eich-Bosonen vermittelt. Für die elektromagnetische Wechselwirkung ist dies das (masselose) Photon, für die schwache Wechselwirkung die (massiven) W-Bosonen und das (ebenfalls massive) Z-Boson, während die starke Wechselwirkung durch 8 (masselose) Gluonen vermittelt wird.

Im Rahmen des Standardmodells wird zusätzlich das Higgs-Boson vorausgesagt, das bis heute (noch) nicht beobachtet werden konnte.

Experimentelle Teilchenphysik

Die größten internationalen Labore für Teilchenphysik sind:

• CERN, an der französisch-schweizerischen Grenze nahe Genf. Die Hauptbeschleuniger sind der mittlerweile abgebaute LEP-Ring (Large Electron Positron collider), und LHC (Large Hadron Collider) (in der Konstruktionsphase).
• DESY in Hamburg (Deutschland). Hauptbeschleuniger ist HERA; hier werden Elektronen bzw. Positronen mit Protonen zur Kollision gebracht.
• SLAC, nahe Palo Alto (USA). Hauptbeschleuniger ist PEP-II, hier werden Elektronen mit Positronen zur Kollision gebracht.
• Fermilab, nahe Chicago (USA). Hauptbeschleuniger ist das Tevatron, das Protonen mit Antiprotonen zur Kollision bringt.
• Brookhaven National Laboratory, Long Island (USA). Hauptbeschleuniger ist der RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), der Schwerionen (z.B. Gold) oder Protonen zur Kollision bringt.

Darüberhinaus gibt es noch viele weitere Teilchenbeschleuniger, welche, je nach physikalischer Fragestellung, in unterschiedlichen Energiebereichen arbeiten.

Siehe auch

• Elementarteilchen

Weblinks

• LEP-Ring
• LHC
• RHIC
• teilchen.at
• KworkQuark.net (DESY)