Big Bang HTL 4, Schulbuch

Teilchenphysik und Standardmodell 17 Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) 159 Abb. 17.18: Vergleich von Elektromagnetischer (a) und schwacher Wechselwirkung (b) zwischen Elektron und Proton: Auch bei b kommt es zu einer Anziehung der Teilchen. Allerdings ist diese Kraft um den Faktor 10 13 kleiner und wirkt nur 10 –18 m weit. Info: CLIL – Celebrity Die Vereinheitlichung zur elektroschwachen Wechselwir- kung erforderte die Einführung eines neuen Teilchens, des Higgs-Bosons . Dieses zu finden war eine harte Nuss und gelang erst 2013 am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Nähe von Genf. Das Standardmodell beschreibt also drei der vier Wechsel- wirkungen und es erklärt die Vereinheitlichung zur elektro- schwachen Wechselwirkung (Abb. 17.18). Alle experimentell bestimmten Daten konnten in Einklang mit diesem Modell gebracht werden. Der deutsche Astrophysiker H ARALD L ESCH hat deshalb einmal scherzhaft gemeint: „Wenn das Stan- dardmodell falsch ist, dann ist es verdammt gut falsch“. Info: Teilchenzoo -> S. 161 Die Physiker sind aber auch der Ansicht, dass das Standard- modell nicht vollständig sein kann. Manche Teilcheneigen- schaften ergeben sich nicht aus dem Modell, etwa die Mas- sen aller Materieteilchen. Man muss sie experimentell bestimmen. Außerdem stehen die Familien der Leptonen und Quarks getrennt nebeneinander. Es gibt daher verschie- dene Ansätze, elektroschwache und starke Wechselwirkung zu vereinen. Dadurch wären nämlich auch Leptonen und Quarks miteinander verbunden. Abb. 17.19: Bereits erfolgte und vielleicht erfolgende Vereinheit- lichungen der Kräfte: Der farbig markierte Bereich wird durch das Standardmodell beschrieben. Die Grand Unified Theory (GUT) und die Theory Of Everything sind noch Zukunftsmusik. CLIL – Celebrity Why is a new particle needed for the electroweak interac- tion ? This is due to the exchange particles. The photon is massless, W and Z bosons very massive (Table 17.7). This mass difference could not be explained for a long time. Then the Englishman P ETER H IGGS presented a very promising hypothesis. This predicts the existence of a field called the Higgsfield . The photon does not interact with this field, but the W and Z bosons (and also the leptons and quarks) get their mass. This can be illustrated very easily with the analogy of a famous person at a party (Fig. 17.21/22). Just as the photon is connected to the electromagnetic field, the Higgsparticle is connected to the Higgsfield. But it is very massive. Therefore, very large particle accelerators are required for the generation and thus the detection. Fig. 17.20: Guests are entertained at a party. Guests and room stand for the Higgs field. Fig. 17.21: If a famous person traverses the room (= W ± , Z 0 , Lepton or quark crosses the Higgs field), the curious persons attach themselves to him or her (= particle gets mass). Photon and Gluon therefore correspond to persons in whom no one is interested. i Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv