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Big Bang - Online

Big Bang 8 NEU

“Wenn das Standardmodell falsch ist, dann ist es verdammt gut falsch.“ - Der deutsche Astrophysiker Harald Lesch Was sind die kleinsten, unteilbaren Bausteine des Universums? Diese spannende Frage kann auch nach mehr als 2000 Jahren philosophischer und physikalischer Diskussion nicht beantwortet werden. Seit 1978 gibt es das Standardmodell der Teilchenphysik. Es kommt mit nur 25 Elementarteilchen aus, kann aber alle beobachteten Teilchen und drei der vier bekannten Kräfte erklären. Mit seiner Hilfe wurde in den letzten Jahrzehnten eine Vielzahl von Vorhersagen gemacht, die auch experimentell bestätigt werden konnten. Die meisten Teilchenphysiker halten das Standardmodell für so überzeugend, dass sie glauben, es könnte vielleicht einmal ergänzt oder verbessert, aber sicherlich nie völlig verworfen werden.

Kapitel 47 Teilchenphysik und Standardmodell

Vertiefung und Kompetenzüberprüfung

Ergänzende Aufgaben und Lösungen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle ergänzenden Aufgaben und Lösungen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt „Vertiefung und Kompetenzüberprüfung“.

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Maturafragen

Kompetenzorientierte Maturafragen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle Maturafragen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Matura und Co.

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Seite 75

Bildliche Analogie zu verschiedenen Spins (Abb. 47.2). Ein Teilchen mit dem Spin 0 ist ähnlich wie ein Punkt und sieht aus allen Richtungen gleich aus (a). Ein Teilchen mit dem Spin 1 sieht nach einer vollen Drehung (b), ein Teilchen mit dem Spin 2 bereits nach einer halben Drehung (c) wieder gleich aus. Ein Teilchen mit dem Spin1/2 sieht erst nach zwei vollen Drehungen wieder gleich aus (d). Hier versagt unser Vorstellungsvermögen gründlich!

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Seite 76

Das Standardmodell der Teilchenphysik: Je nach Zählart besteht es aus 17 bis 37 Teilchen (Tab. 47.2) (siehe auch Abb. 47.42, S. 89).

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Seite 76

Überblick über die Leptonen. Zu jedem der hier angeführten Leptonen gibt es jeweils ein Antiteilchen (Tab. 47.3).

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Seite 77

Geschwindigkeit von α- und β-Teilchen. Die α-Teilchen verletzen scheinbar den Energiesatz (Abb. 47.9). Wolfgang Pauli hatte aber 1930 eine Idee. Er sagte voraus, dass beim β-Zerfall ein unbekanntes Teilchen Entstehen muss, das den fehlenden Impuls besitzt. Und so ist es auch! Dieses Teilchen nennt man heute Neutrino.

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Seite 77

Der „Super-Kamiokande“ in Japan ist mit 50 Millionen Litern Wasser gefüllt und besitzt in der Wand über 11.000 Detektoren (Abb. 47.7).

Quelle: Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo

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Seite 77

Der „Super-Kamiokande“

Quelle: Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo

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Seite 78

Überblick über die Quarks. Es gibt 6 verschiedene Arten von Quarks, die „Geschmäcker“ (Tab. 47.4).

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Seite 79

Protonen und Neutronen sind keine Elementarteilchen, sondern setzen sich aus drei Quarks zusammen (Abb. 47.12).

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Seite 79

In Streuexperimenten konnte man 1969 die innere Struktur von Protonen belegen. Quarks verhalten sich wie punktartige geladene Teilchen (Abb. 47.13).

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Seite 84

Bereits erfolgte und vielleicht zukünftige Vereinheitlichungen der Kräfte. Der farbig markierte Bereich wird durch das Standardmodell beschrieben (Abb. 47.27).

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Seite 85

Ereignisse, die man im „Super-Kamiokande“ messen kann (Abb. 47.30).

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Seite 86

Der LHC in der Nähe von Genf hat einen Umfang von 27 km (Abb. 47.34). Er ist damit der größte Teilchenbeschleuniger der Welt. Erster offizieller Start des LHC war am 10. September 2008. An diesem Tag umrundete ein Protonenpaket zum ersten Mal den gesamten Ring. Technische Probleme führten allerdings zur Beschädigung des Kühlsystems der Anlage. Daher mussten die ersten Versuche nach neun Tagen wieder eingestellt werden. Der LHC wurde bis August 2009 repariert und am 20. November 2009 wieder in Betrieb genommen.

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Seite 87

3D-Ansicht des Teilchenbeschleunigers LCH. (Abb. 47.36)

Quelle: CERN

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Seite 87

Ein Blick auf den CMS-Detektor während des Einbaus

Quelle: CERN

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Seite 88

Aufzeichnung einer Teilchenkollision am Atlas-Detektor im März

Quelle: CERN

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Seite 88

Aufzeichnung einer Teilchenkollision am Atlas-Detektor im März 2010

Quelle: CERN

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Seite 88

Aufzeichnung einer Teilchenkollision am CMS-Detektor im März 2010

Quelle: CERN

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Seite 89

Physik der Elementarteilchen; Powerpoint-Präsentation des Wiener Instituts für Hochenergiephysik Wien (HEPHY)

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Seite 89

Überblick über den Teilchenzoo. Im LHC wird intensiv nach dem Higgs-Teilchen und nach den supersymmetrischen Teilchen gesucht (Abb. 47.42).

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Seite 89

Artikel über das Einstein-Bose-Kondensat von Günter Sturm

Quelle: www.quanten.de

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