BAUPLAN KOSMOSª -...
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Es wird vermutet, dass Masse
in der Physik durch das soge-
nannte Higgs-Feld vermittelt
wird. Je stärker ein Teilchen mit
dem Higgs-Feld reagiert, umso
mehr Masse hat es und umso
leichter kann es das Higgs-Feld
in Schwingung versetzen. Die-
se Schwingungen erzeugen die
Higgs-Teilchen, die nach fast
50 Jahren Suche 2012 am
CERN entdeckt wurden.
Bausteine der Welt
Was die Welt zusammenhält
BAUPLANKOSMOSª
Gravitation Die Einstein’sche Relativitäts-
theorie beschreibt die Gravita-
tion perfekt. Alle experimentellen
Tests habe dies bisher bestätigt.
Demnach ist Gravitation eine
Eigenschaft der Geometrie von
Raum und Zeit. Materie krümmt
die Raumzeit, was die Bewe-
gung der Materie beeinfl usst.
Diese Theorie ist keine Quanten-
theorie. An einer Quantentheorie
der Gravitation (die es geben
muss) wird intensiv geforscht.
Gluonen (g), die Austausch-teilchen der starken Kraft, wurden 1978 am PETRA-Beschleuniger am DESY entdeckt. Sie wirken wie Klebstoff und halten die Quarks im Proton zusammen.
Obwohl die Gravitation die schwä chste der vier Krä fte in der Natur ist, ist sie die im All-tag bekannteste. Sie bewirkt die gegenseitige Anziehung von Massen (Gewichtskraft) und den Zusammenhalt von Planeten-systemen und Galaxien.
Photonen (γ) sind die Austausch-teilchen der elektromagnetischen Kraft. Sie wirkt auf alle Teilchen, die geladen sind. Als sichtbares Licht sind Photonen jedem be-kannt. Die elektromagnetische Kraft erzeugt Phänomene wie Licht, Elektrizität und Magnetismus.
Die schwache Kraft wird über den Austausch von W- und Z-Bosonen vermittelt. 1983 wurden Bosonen am CERN entdeckt. Durch Prozesse bei denen die schwache Kraft wirkt, leuchtet die Sonne.
Noch in den 1930er Jahren kann-
te man lediglich drei elementare
Bausteine der Materie: Protonen,
Neutronen und Elektronen. Spä-
ter wurden in der kosmischen
Strahlung und in Experimenten
an Beschleunigern hunderte
neuer Teilchen entdeckt. Nach
heutigem Wissen sind die ele-
mentaren Bausteine die Quarks
und die Leptonen. Aus diesen
setzen sich alle weiteren, zuvor
entdeckten Teilchen und die
gesamte Materie zusammen.
Die Wechselwirkung von Ele-
mentarteilchen wird in Quanten-
theorien durch den Austausch
von Teilchen beschrieben, Zerfall
und Produktion von Materieteil-
chen, wie auch Krä fte zwischen
ihnen werden durch Austausch-
teilchen vermittelt. Heute wer-
den drei der vier fundamentalen
Krä fte (die elektromagnetische,
starke und schwache Kraft)
durch Teilchenaustausch mit
Quantentheorien beschrieben.
Elektromagnetische Kraft Schwache Kraft Starke KraftGravitationskraft
den Austausch von W- und
Durch Prozesse bei denen
HHiggs
1/100 000 000 000 000 000 000 000 1/10 000 000 1/10 1/10 000 1/10 1/1000
1021 m Galaxie > 0,01 m Kristall 10 -9 m Molekül 10 -10 m Atom 10-14 m Atomkern 10-15 m Proton < 10-18 m Elektron/Quark <
Deutsches Elektronen-SynchrotronEin Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft
u c t
Photon
γGluon
gZ-Boson
ZW-Boson
W
Elektron-Neutrino
Myon-Neutrino
Tau-Neutrino
Elektron Myon Tauon
Up-Quark
Charm-Quark
Top-Quark
Down-Quark
Strange-Quark
Bottom-Quark
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Austauschteilchen
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