Warum benötigen wir immer grössere Beschleuniger (wie den Large Hadron Collider LHC bei CERN/Genf) ? Amand Fäßler, Tübingen

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  • Warum bentigen wir immer grssere Beschleuniger(wie den Large Hadron Collider LHC bei CERN/Genf)?Amand Fler,Tbingen

  • Fler, TbingenDas AugeNormalsichtig120 Millionen Stbchen fr hell-dunkelFarbsehen durch 6 Millionen von ZapfenAuflsungsvermgen: Bei Abstand 1 Meter bei gesundem Auge etwa 0,5 bis Millimeter.Dichte der Zpfchen und Stbchen.

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  • Einfachstes LichtmikroskopAuflsung immer im Bereich der Wellenlnge: lSichtbares Licht : l ~ 500 nm = 0,5 Mikrometer.Wir brauchen Licht mit krzerer Wellenlnge.Rntgen: 10 keV 0,1 Nanometerg-Strahlen: 1 MeV =1000 keV 0,001NanometerWir haben aber keine Linsen fr dieses hochenergetische Licht !Fler, Tbingen

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  • Teilchen-Welle-DualismusExperiment zum ersten Mal mit Elektronen in Doktorarbeit von Jnsson in TbingenLichtElektronenFler, Tbingen

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  • Fler, TbingenDasYoungsche Experiment mit Licht am Doppelspalt

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  • ElektronenmikroskopElektronen haben eine deBroglie-Wellenlnge:Ee = 10 keV l = 0,1 nm = 10-10 m; beste erreichte Auflsung ~ 0,1 nmAtom: 10-8 cm = 0,1 nm Man kann fast einzelne Atome sehen.Was sind die Linsen fr das Elektronenmikoskop?Elektronen haben Ladung. Man kann sie mit elektrischen (Spannung) und magnetischen Feldern manipulieren. Fler, Tbingen

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  • Elektrische und Manetische Linsen fr das Elektronenmikroskop (keV bis MeV)Schematische Strahlfhrung und elektrostatische Linse Magnetische Linse

  • Fler, TbingenWill man noch kleinere Objekte sehen wie Atomkerne, Protonen, Elektronen, Quarks, bentigt man kleinere Wellenlngen und noch hhere Energien.Atomkern: Durchmesser D ~ 20x10-15 Meter E = 600 MeVAuflsung ~ Wellenlnge l ~ (1240/Energie[MeV])x10-15 Meter Proton/Neutron: D = 2x10-15 m E = 10 000 MeV = 10 GeVQuarks+Elektronen: D ~ 10-17 Meter 1000 GeV = 1 TeV

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  • Fler, Tbingen Neue Physik schwerere TeilchenVektorbosonen (E = mc2 = 80 GeV) Trger der Schwachen Kraft (Betazerfall nach Tschernobyl; Spaltung von: 23592Uran143 ; 92 Protonen u. 143 Neutronen): Neutron Proton + Elektron + Neutrino Higgs-Boson: Gibt den Teilchen die Masse 120 GeV bis 1000 GeV = 1 TeV; Entdeckung am Large-Hadron-Collider?Supersymmetrische (SUSY) Teilchen: 120 bis 1000GeV = 1 TeV; erlaubt Elektromagnetische Kraft, Schwache Kraft und Kernkraft als eine Kraft zu verstehen. Grosse Vereinheitlichte Theorie; Test am LHC ?

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  • Entdeckung des Vektorbosons, dem Trger der Schwachen Kraft durch Rubbia 1982/83 am CERNNeutron Proton + Elektron + NeutrinoKurze Notation: n p + e + n Wahrscheinlich-keit mit Energie gegen Unendlich ProtonElektronNeutrinoNeutron

  • Fler, TbingenProton 270 GeV-Antiproton 270 GeV-Kollision ProtonAntiprotonElektronNeutrinoVektorboson 80 GeV

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  • Fler, TbingenProtonAntiprotonElektronNeutrinoVektorboson 80 GeVErste Messung des W-Vektorbosons an Silvester 1982 durch Rubbia und Mitarbeiter. Nobelpreis fr Rubbia und van der Meer

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  • Amand Fassler, TbingenDer Large Hadron Collider bei Genf ist ein Ringbeschleuniger von 27 km Lnge mit einer Kollisionsenergie von Proton auf Proton von 7+7 = 14 [TeV] = 14*1012 [eV].Grter Beschleuniger der Welt 2008/2009

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  • Fler, TbingenPrinzip der Beschleunigung im elektrischen Feld

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  • Fler, TbingenResonator:Elektrisches Feld schwingt, so dass es immer das geladene Teilchen beschleunigt, wenn es durch fliegt

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  • Fler, TbingenStrahlfhrung bei der GSI in Darmstadt: gelb Quadrupolmagnete zur Fokusierung und rot Dipolmagnete zur Ablenkung

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  • Fler, TbingenBlau: Supraleitende Dipolmagnete zum Ablenken des Protonenstrahls im LHC auf die 27 km lange Kreisbahn.

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  • Fler, TbingenUnfall am 19. September 2008: Bei einer schlechten Verbindung erwrmt sich durch den Strom und Widerstand das Teil und schmilzt. Flssiges Helium wird explosionsartig frei ( Ausdehnung: 1 : 700). Herbst 2009.Herbst 2009.

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  • Fler, TbingenENDEProton-Proton-Kollision bei 7 TeV + 7 TeV = 14 TeV am LHC in einem Detektor mit Magnetfeld (Simulation)

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  • Amand Fassler, TbingenTeil der 27 km langen Strahlfhrung und Beschleunigungsstrecke des Large Hadron Colliders.

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  • Fler, TbingenBeschleuniger Anlagen beim Europischen Kernforschungszentrum in (CERN) Genf

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  • Fler, TbingenProton-Proton-Kollision bei 7 TeV + 7 TeV = 14 TeV am LHC in einem Detektor mit Magnetfeld (Simulation)

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  • Amand Fassler, TbingenWir wollen mit dem LHC die Physik jenseits des Standard-Modells untersuchen. Knnen wir unseren Kopf durch die Kristallsphre des Aristoteles strecken?

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  • Fler, TbingenEntwicklung unseres Universums vom Urknall bis heute.

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  • Amand Fassler, TbingenWarum so hohe Energien? Wir knnen die Naturgesetze nher am Urknall testen. 10-12 Sekunden nach Urknall und 1015 Grad Celsius. Neue Physik ?SPS 10-10 Sek.10-12 Sek. 10-11 Sek.

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  • 80 GeV1024 GeV0,3 eV = 3000 KelvinElektronen lagern sich an Protonen an. LHC 10-12 sec

  • Fler, TbingenAufbau des CMS-Detektors am Large Hadron Collider

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