Hallo!
Ich halte demnächst ein Referat über den LHC beschleuniger und soweit komme ich gut voran.Trotzdem stoße ich immer wieder auf mir nichtssagende Begriffe, derren Definition ich bisher einfach nicht verstanden habe
Was genau ist denn die schwache bzw. starke Kernkraft, wo liegt der Unterschied und inwiefern ist dies wichtig für den lhc beschleuniger?
Wieso ist Antimaterie überhaupt wichtig?
Bisher wäre es das!
Dankeschön!
Hallo
1.Die schwache Wechselwirkung sind Kräfte die zwischen Quarks und Leptonen entstehen. Sie können zwei Kerne einander naher bringen, aber nur langsam, da sie „schwach“ sind, mit dedem Stoß(Teilchen bewegen sich) etwas mehr. Sie ermöglichen z.B. Kernfusion.
Die starke Wechselwirkung ist einfach ausgedrückt die Kraft, die Protonen und Elektronen im Kern zusammenhält(Protonen würden sich ja abstoßen). Sie ist 10^11 mal starker als die obige.
2.Antimaterie kann im LHC erzeugt werden. Antiteilchen haben die entgegengesetzte Ladung eines normalen Teilchens z.B. ein Positron, das Antiteilchen des Elektrons.
Wenn man jetzt ein Antiteilchen mit einem Normalen Teilchen kollidieren lässt vernichten sie sich gegenseitig.
Dies setzt verdammt viel Energie frei, noch mehr als Kernfusion. Da die vernichtete Masse komplett zu Energie wird (E=mc²)
Gruß
Florian
Hallo!
Vielen dank schonmal für deine Antwort, aber ich bin dennoch etwas verwirrt jetzt.Wie bezieht man all das denn jetzt auf den LHC?
Alos, ich dachte grundsätzlich werden Protonen beschleunigt, die dann aufgrund der Schnittstellen der zwei Bahnen aufeinander treffen.
Dabei wird eine hohe Energie frei,a lso im Grunde würden die Protonen in ihre „Einzelteilchen zerschmettert“. Diesen Einzelteiclhen voraus geht ja die Energie, die sich später in Massehaltige teilchen „umwandeln“.
Welchen Punkt nimmt man denn jetzt bei dem LHC an?
Energie wird zu Masse
oder
Kleine teilchen (reste der protonen) verbinen sich?
Also gibt es noch massehaltige reste nach den Zusammenstoß oder gibt es nur Energie, das erst wieder zu masse wird?
Darüber hinaus verstehe ich noch nicht, weshalb diese Wechselwirkungen wichtig sind.Auch die Antimaterie verstehe ich nicht.
Wieso ist Antimaterie denn wichtig? Theoretisch müsste sie ja, wenn es nach dem zusammenstoß nur enrgie gibt, wieder entstehen, denn es heißt ja das universum betünde zu 95% auf antiteilchen und negativer Energie.Aber was will man denn damit? Ich sehe da jetzt keine Funktion für den essentiellen Ablauf des LHC beschleunigers.
Eine Frage käme da noch hinzu:
Wo befinden sie die Kavitäten, also diese teilbereiche in denen die Polungsabschnitte sich dauernd ändern. Sind die direkt am LHC oder kommen die vorher,in der langen Becshleunigungsphase?
Vielen vielen Dank!
Hallo,
- Was genau ist denn die schwache bzw. starke Kernkraft, wo
liegt der Unterschied und inwiefern ist dies wichtig für den
lhc beschleuniger?
elektrisch geladene Teilchen (Elektronen, Quarks) unterliegen der elektromagnetischen Kraft, da sie Photonen austauschen können.
Teilchen mit Farbladung (Quarks) können Gluonen austauschen und spüren daher die starke Kraft. Die besonderen Eigenschaften dieser Kraft bringen es mit sich, dass man farbgeladene Teilchen nicht wie elektrisch geladene Teilchen voneinander trennen kann. Sie treten daher immer in gebundenen Zuständen auf: Protonen und Neutronen.
Alle bekannten Teilchen unterliegen der schwachen Kraft, die unter Anderem für den radioaktiven Zerfall von Kernen veantwortlich ist. Die Teilchen, welche die schwache Kraft vermitteln (W- und Z-Bosonen) haben selbst Masse (und sind teilweise sogar geladen), weshalb ihre Reichweite geringer ist, als die der elektromagnetischen Kraft.
Einen Überblick gibt auch DESYs Kworkquark: .
Der LHC wird einen Energiebereich erreichen, in dem elektromagnetische und schwache Kraft sich als zwei Seiten derselben Medaille erweisen. Sie werden vereinheitlicht zur elektroschwachen Kraft.
Daran zeigt sich auch deutlich: die Namen für die Kräfte sind historisch gewachsen und teilweise irreführend.
- Wieso ist Antimaterie überhaupt wichtig?
Wenn man die Quantenmechanik mit der speziellen Relativitätstheorie verbinden will, tauchen in der Theorie Teilchen mit negativer Energie auf. Die Möglichkeit von Teilchen negativer Energie würde bedeuten, dass unsere Welt nicht stabil wäre, denn es würde Energie frei, wenn man beliebig viele dieser Teilchen erzeugte.
Mit Hilfe des sogenannten Dirac-Sees kann man dieses Problem vermeiden: das, was wir als leeres Vakuum wahrnehmen ist in Wirklichkeit ein Raum, in dem alle Zustände negativer Energie vollständig besetzt sind. Wenn wir jetzt ein Teilchen aus dem See, also von einem Zustand negativer Energie anheben auf einen Zustand positiver Energie, so haben wir ein Teilchen mit positiver Energie.
Ferner fehlt gegenüber dem Vakuum (dem „leeren“ Raum) ein Teilchen negativer Energie – das Fehlen eines Teilchens negativer Energie ist aber das gleiche als wäre dort ein weiteres Teilchen positiver Energie. Da aber das Fehlen einer negativen Ladung dem Vohandensein einer positiven Ladung entspricht, muss dieses zusatzliche Teilchen gerade die umgekehrten Ladungen haben, wie das ursprüngliche – es handelt sich um ein Antiteilchen.
–
PHvL
Vielen dank schonmal für deine Antwort, aber ich bin dennoch
etwas verwirrt jetzt.Wie bezieht man all das denn jetzt auf
den LHC?
Die Teilchen werden durch die schwache Wechselwirkung angezogen. Die starke Wechselwirkung hält die Quarks im Proton zusammen(ich hatte es vorher nur oberflächlich erklärt).
Der Aufprall sorgt also durch die Überwindung dieser Kraft dafür, dass die Teilchen zerschmettert werden.
Diese Energie(starke WW) wird dann auch durch das Trennen frei.
Einzelteiclhen voraus geht ja die Energie, die sich später in
Massehaltige teilchen „umwandeln“.
Wie??? Die Teilchen zerspringen, ein Teil der Masse wird dabei vernichtet/in Energie umgewandelt.
Welchen Punkt nimmt man denn jetzt bei dem LHC an?
Energie wird zu Masse
oder
Kleine teilchen (reste der protonen) verbinen sich?
Also gibt es noch massehaltige reste nach den Zusammenstoß
oder gibt es nur Energie, das erst wieder zu masse wird?
Masse wird zu Energie, aber nur ein winziger Teil.
Darüber hinaus verstehe ich noch nicht, weshalb diese
Wechselwirkungen wichtig sind.
oben erklärt
Auch die Antimaterie verstehe
ich nicht.
Ein Elektron das positiv geladen ist, ist ein Positron.
Wieso ist Antimaterie denn wichtig? Theoretisch müsste sie ja,
wenn es nach dem zusammenstoß nur enrgie gibt, wieder
Beim Zusammenstoß von Materie und Antimaterie, nicht beim Zusammenstoß von zwei Protonen.
entstehen, denn es heißt ja das universum betünde zu 95% auf
antiteilchen und negativer Energie.
Wo hast du das her? IMHO ist das Unsinn.
Aber was will man denn
damit? Ich sehe da jetzt keine Funktion für den essentiellen
Ablauf des LHC beschleunigers.
Die Antimaterie kann bei solchen Versuchen entstehen, mit dem Ablauf hat das nichts zu tun.
Wo befinden sie die Kavitäten, also diese teilbereiche in
denen die Polungsabschnitte sich dauernd ändern. Sind die
direkt am LHC oder kommen die vorher,in der langen
Becshleunigungsphase?
Die Protonen werden auf der ganzen Bahn durch Magnetfeldwechsel beschleunigt (20min lang).
Die Kollision der Protonen durch Kreuzung der Protonenstrahlen erfolgt in verschiedenen Kammern entlang des Beschleunigerringes.
Der LHC ist aber der ganze Ring. Oder meinst du LHCb?
Gruß
Florian
Hallo lzayoi,
ein Wort noch zur Antimaterie, weil mir nicht klar ist, ob Du nicht weißt, was Antimaterie ist, oder was sie jetzt mit dem LHC zu tun hat.
Man nimmt heute an, dass alle existierenden Teilchen aus Energie entstanden sind. Dabei hätte aber eigentlich genauso viel Materie wie Antimaterie entstehen müssen. Nach allem, was wir wissen, gibt es aber im Universum so gut wie keine Antimaterie. Das ist verblüffend. Deshalb hat man eine physikalische Theorie gebastelt, die das erklärt. Um nun aber zu wissen, ob diese Theorie stimmt, macht man Experimente am LHC, um die Voraussagen (oder besser: kleine Abweichungen von den gängigen Theorien), die diese Theorie macht, zu bestätigen oder zu widerlegen.
Grüße, Thomas
Hallo!
Also kurz zu der letzten Frage:
Das stimmt nicht, beschleunigt werden die Protonen durch elektrische Energie, in dem man die Polung des Stromes ändert (hab ich von der cern seite).
Ich frage mich nur ob der teil jetzt am LHC ring selbst ist oder davor.
Hallo.
Alos, ich dachte grundsätzlich werden Protonen beschleunigt,
die dann aufgrund der Schnittstellen der zwei Bahnen
aufeinander treffen.
das grundsätzliche Prinzip eines Teilchenbeschleunigers ist an einer „saubereren“ Maschine (etwa dem LHC-Vorgänger LEP, einem Elektron-Positron-Collider) leichter zu verstehen. Hier kreisen in gegenläufigen Bahnen fundamentale Teilchen (beim LEP eben Elektronen und Positronen), die an den Kreuzungspunkten durch die verschiedenen Kräfte miteinander wechselwirken können. Dabei können entsprechend der Wechselwirkungen auch neue Teilchen entstehen – so kann etwa ein Teilchen-Antiteilchen-Paar beliebiger Sorte erzeugt werden, wenn genug Energie in der Kollision steckt. Vom Wechselwirkungspunkt fliegen also verschiedene Teilchen nach außen, wo man Detektoren aufstellt und an Hand der Bahnen im Detektor auf die Teilchensorte rückschließt.
Da die Wechselwirkungen durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben werden, kann man die zu erwartenden Produktionsraten verschiedener Teilchen in verschiedenen Richtungen berechnen und mit dem Ergebnis vergleichen.
Beim LHC sind in den beiden Strahlen nicht so saubere, punktförmige Teilchen wie Elektronen, sondern Protonen und damit recht komplizierte Bindungszustände aus Quarks. Wenn jetzt also ein Quark aus Strahl 1 mit einem anderen Quark aus Strahl 2 wechselwirkt, dann bleibt zusätzlich zu Wechselwirkungsprodukten, wie ich sie vorher schon beschrieben habe, noch der Rest des Protons übrig der für sich auch zerfällt bzw. Teilchen produziert.
Hinzu kommt, dass die Quarks aus den Protonen ja der starken Wechselwirkung unterliegen. Die starke Wechselwirkung hat einige interessante Eigenschaften. Insbesondere kann es keine isolierten Teilchen mit starker Ladung („Farbladung“) geben. Wenn zwei farbgeladene Teilchen auseinandergerissen werden, so entstehen zwischen ihnen ein neues Teilchen-Antiteilchen-Paar, das die Farbladung wieder absättigt – etwa so (jede Zeile ein neuer Zeitpunkt):
+-
+ -
+ -+ -
+ - + -
+- +-
Auf diese Weise entsteht ein ganzer Schauer neuer (farbneutraler) Teilchen, während bei nicht stark wechselwirkenden Teilchen einfach zwei geladene Teilchen übrigbleiben können.
Dabei wird eine hohe Energie frei, also im Grunde würden die
Protonen in ihre „Einzelteilchen zerschmettert“. Diesen
Einzelteiclhen voraus geht ja die Energie, die sich später in
Massehaltige teilchen „umwandeln“.
Masse ist eine Form von Energie – insbesondere bei Protonen und ihren Bausteinen den Quarks (und Gluonen) wird das deutlich: eine Unterscheidung von Masse und Energie ist oft wenig zielführend.
Darüber hinaus verstehe ich noch nicht, weshalb diese
Wechselwirkungen wichtig sind.
Die Wechselwirkungen geben an, was bei einer Kollision mit welcher Wahrscheinlichkeit entsteht – und wie dieses sich im Detektor zeigt.
Wieso ist Antimaterie denn wichtig?
Antimaterie ist ein fester Bestandteil des Standardmodells der Elementarteilchenphysik.
Theoretisch müsste sie ja, wenn es nach dem zusammenstoß
nur enrgie gibt, wieder entstehen,
Tatsächlich befindet sich in einem Proton, wenn man es mit so großer Präzision anschaut, bereits Antimaterie. Quarks sind nämlich selbst quasi aus Quarks, Antiquarks und Gluonen aufgebaut.
denn es heißt ja das universum betünde zu 95% auf
antiteilchen und negativer Energie.
Jetzt bringst du wohl etwas durcheinander. Antiteilchen haben positive Energie.
Die negative Energiedichte einer kosmologischen Konstante ist von unbekannter Natur.
Wo befinden sie die Kavitäten, also diese teilbereiche in
denen die Polungsabschnitte sich dauernd ändern. Sind die
direkt am LHC oder kommen die vorher,in der langen
Becshleunigungsphase?
Ein Kreisbeschleuniger ist regelmäßig nicht kreisförmig sondern besteht abwechselnd aus geraden Beschleunigungs-Kavitäten und gekrümmten Ablenkmagneten.
–
PHvL
Hallo
Das stimmt nicht, beschleunigt werden die Protonen durch
elektrische Energie, in dem man die Polung des Stromes ändert
(hab ich von der cern seite).
Was glaubst du den was ein Magnetfeeldwechsel ist?
Ich frage mich nur ob der teil jetzt am LHC ring selbst ist
oder davor.
LHC ist der Ring. Auf dem ganzen Ring werden die Protonen beschleunigt.
Dann werden sie abgeleitet, wo sie im Bereich von Detektoren kollidieren.
Gruß
Florian
Hallo,
Die Teilchen werden durch die schwache Wechselwirkung
angezogen.
…mir ist nicht klar, was du damit meinst.
Der Aufprall sorgt also durch die Überwindung dieser Kraft
dafür, dass die Teilchen zerschmettert werden.
Ich bin mir nicht sicher, ob solch kraftvolle Metaphern dm Verständnis förderlich sind.
Vielfach ist es am einfachsten, sich das Proton als drei friedlich nebeneinander her fliegende Quarks vorzustellen. Stoßen jetzt zwei Protonen zusammen, so trifft eigentlich immer nur ein Quarks aus dem einen auf ein Quark aus dem anderen – die anderen vier Quarks merken zunächst nichts von alledem.
Treffen zwei fundamentale Teilchen aufeinander, so beschreibt das Standardmodell der Elementarteilchenphysik, was mit ihnen passieren kann. Der mathematische Formalismus wird dabei durch sogenannte Feynman-Graphen dargestellt. In diesen Bildchen sieht man recht anschaulich, welche Reaktionen passieren können. Auf diese Weise legen die Ladungen der Teilchen (also die Wechselwirkungen, an denen die Teilchen teilnehmen), was passieren kann.
Parallel dazu bleibt das Auseinanderreißen der beiden Protonen nicht folgenlos, da die farbgeladenen Bruchstücke nicht isoliert existieren können. Bei der Absättigung dieses Ungleichgewichts wird also ein Schauer von Teilchen entstehen, welche teilweise (insbesondere am Anfang) instabil sein werden und gleich wieder zerfallen.
Die Protonen werden auf der ganzen Bahn durch
Magnetfeldwechsel beschleunigt (20min lang).
Die beschleunigende Wirkung kommt stets von der elektrischen Komponente. Die Lorentzkraft steht immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung und kann daher nicht beschleunigen.
Aus praktischen Gründen wechseln sich Beschleunigungsstrecken und Ablenkmagnete in Ringbeschleunigern meist ab.
Ein so großer Beschleuniger wie der Hauptring des LHC ist nicht dafür geeignet, Teilchen aus der Ruhe auf die Endgeschwindigkeit zu beschleunigen. Vielmehr benutzt man eine Reihe von Vorbeschleunigern, die die Teilchen auf eine gewisse Energie bringen und schließlich in den Hauptring einschießen. An vielen Beschleunigerstandorten benutzt man dazu etwa einfach die Vorgänger-Geräte.
Grundsätzlich ist der LHC ein sogenannter Speicherring - die Teilchen werden am Anfang einmal beschleunigt und dann nur noch auf der Energie gehalten. Sie kreisen dann lange mit unveränderter Geschwindigkeit. Beim LHC wird es 20 Minuten dauern, bis die maximale Energie erreicht sein wird, und man kann den Strahl dann ca. zehn Stunden nutzen. An den Experimentierpunkten, werden die beiden Strahlen gekreuzt und es kommt dazu, dass einzelne (ca. 20) Protonen des einen Strahls mit einzelnen Protonen des anderen Strahls zusammenstoßen und somit ein Ereignis im Detektor hervorrufen. Die allermeisten der Protonen in den beiden Strahlen laufen aber unbehelligt durch den Kreuzungspunkt hindurch und stehen z. B. im nächsten Umlauf zur Verfügung.
–
PHvL
Hallo
…mir ist nicht klar, was du damit meinst.
Wenn zwei Protonen aufeianderprallen, ist die Ladung die Gegenkraft. Die schwache Wechselwirkung begünstigt den Aufprall.
Die Protonen werden auf der ganzen Bahn durch
Magnetfeldwechsel beschleunigt (20min lang).
Ich hab da was verwechselt. Sie werden mit Mikrowellen beschleunigt.
Sind ja auch elektomagnetische Wellen.
Du hast schon recht, aber sie werden auch im Hauptring beschleunigt.
Gruß
Florian
Naja, unter Magnetfeldwechsel würde ich eien Änderung der Polung des magnetfeldes verstehen, also praktisch den magneten umdrehen.Da ist doch schon ein Unterschied zum Wechsel von + zu - beim Stromkreislauf.
Aber davon mal abgesehen, diese ganze Wechselkraftgeschichte und die Antimaterie werde ich nur kurz streifen, das alles ist ein Vortrag für einen Grundkurs, der sich gerade mit Induktion beschäftigt und das übersteigt unser Wissen.
Aber nochmal zurück zu dem LHC Beschleuniger und seinem „Elementarsten Prinzip“:
Es geht doch darum Protonen, bzw dessen Quarks und Gluonen , aufeinander treffen zu lassen.Zur Folge hätte das Ganze einen enormen Energieausstoß, ähnlich wie in den Bruchteilen von Sekunden nach dem Urknall.
Und die hauptsächlich zu lösende Frage ist doch, wie dieses Gemisch aus Quarks/Gluonen zu massehaltigen Teilchen wurde? Also praktisch „die Entstehung der Masse“ aus dieser Energiefreisetzung, ganz nach der relativitätstheorie E=mc^2 ?
Meine Frage wäre jetzt aber die:
Sind Quarks und Gluonen masselos? Un wie kam es zu dieser Energiefreisetzung,was ist denn, bevor es massehaltige Teilchen gab, da aufeinandergestoßen und hat Quarks und Gluonen produziert?
Ich wäre wirklich sehr dankbar, wenn man das ganze simpel darstellen , also umreißen könnte, für genaue Abläufe und komplizierte Formeln sind die LK Leute zuständig…
Vielen vielen Dank!
Auch wenn das für ein Referat ist, interssiert mich das ganze auch persönlich sehr.Deshalb hänge ich mich da auch so hinter!
Stell es dir so vor:
Teilchen wie Protonen und Neutronen bestehen aus drei Quarks, die durch Gluone verkebt sind.
Die Quarks haben also Masse.
Die Gluonen haben zumindest in der Theorie keine Masse, vermutlich besitzen sie trotzdem einige MeV. Auf jedem Fall haben sie keine Ruhemasse, wie z.B. Photonen.
Etwas muss es gegeben haben, Masse oder Energie(oder beides).
Aber der Urknall ist noch nicht gründlich genug erforscht, darum macht man ja auch das Experiment.
Gruß
Florian
Nicht das du denkst die Masse der Protonen bestehe nur aus Quarks. Der größte Teil(95%), resultiert aus der Verbindungsenerie zwischen den Quarks, einigen weniger wichtigen Quarks und Antiquarks und vielen Gluonen. Aber das wir dann wieder ziemlich komplex.
Gruß
Florian
Wenn das so ist, begreif ich nicht, was die grundlegende Frage ist.
Dann muss ich noch weiter zurück.
Der Zustand kurz nach dem Urknall war folgender:
Es gab Quarks und Gluonen, die ungebunden in einem verdammt heißen Zustand waren.
So : was genau wollen die Leute von Cern denn jetzt wissen? Allgemein könnte man sagen: „Schau’n was pasiert!“, aber das kanns doch nicht sein.
Welche genaue, spezifische Fragestellung (ich weiß es gibt so einiges, was sie wissen wollen, aber ich rede vom HAUPTGRUND) haben sie, die sie exakt mit diesem Experiment lösen wollen?
Die Quarks haben schon Masse und nach einer Zeit bzw. nach ab einer bestimmten Temperatur verbinden sie sich zusammen mit den Gluonen zu den Protonen.
Was ist denn jetzt das große Geheimnis was um die „Enstehung der masse“ schwirrt?
Mfg
Meines Wissens will man die Existenz des Higgs-Teilchen nachweisen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Higgs-Boson
Gruß
Florian
Hallo,
Naja, unter Magnetfeldwechsel würde ich eien Änderung der
Polung des magnetfeldes verstehen, also praktisch den magneten
umdrehen.Da ist doch schon ein Unterschied zum Wechsel von +
zu - beim Stromkreislauf.
du hast recht, für die Beschleunigung ist immer die elektrische Komponente verantwortlich.
Praktisch tritt das elektrische Wechselfeld in der Beschleunigungsstrecke als Mikrowellenstrahlung auf, die natürlich auch eine entsprechende magnetische Komponente hat. Das hat vielleicht für die Verwirrung gesorgt.
Es geht doch darum Protonen, bzw dessen Quarks und Gluonen ,
aufeinander treffen zu lassen.Zur Folge hätte das Ganze einen
enormen Energieausstoß, ähnlich wie in den Bruchteilen von
Sekunden nach dem Urknall.
Dieses Bild vom „enormen Energieausstoß“ erscheint mir irreführend. Der entscheidende Punkt ist, dass man die Protonen mit so hoher Energie aufeinanderschießt, dass sie sich extrem nahe kommen. Dadurch kommt es zu Wechselwirkungen, zu denen es etwa auch im frühen Universum gekommen ist.
Während im frühen Universum einfach die gesamte Materie eine sehr hohe Temperatur hatte, so dass einzelne Teilchen zufällig auch mit so hohen Energien kollidierten, werden im LHC die Protonen gezielt aufeinandergeschossen. Damit braucht man wesentlich weniger Energie und erreicht trotzdem, dass in einer einzelnen Kollision die Energie auftritt.
Und die hauptsächlich zu lösende Frage ist doch, wie dieses
Gemisch aus Quarks/Gluonen zu massehaltigen Teilchen wurde?
Das Problem ist, dass die Unterscheidung zwischen Masse und Energie in der Teilchenphysik nicht immer Sinn ergibt.
Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschreibt die Welt durch Materieteilchen (Quarks und Leptonen (z. B. Elektronen)) und Austauschteilchen (Photonen, Gluonen, W- und Z-Bosonen). Die Wechselwirkung zweier Materieteilchen besteht darin, dass sie sich ein Austauschteilchen zuwerfen.
Symbolisch und stark vereinfachend kann man jeden Prozess durch ein sogenanntes Feynman-Diagramm (vgl. z. B. ) darstellen: jedes Teilchen stellt eine Linie dar, welche an Punkten verknpüft werden. Dabei bestimmen die Wechselwirkungen, welche Linien mit welchen Linien kombiniert werden können. Der relativistische Impuls der Teilchen, die am Anfang da sind, fließt dabei unter ständiger Einhaltung von Energie- und Impulserhaltung durch das Diagramm, so dass die Gesamtenergie aller Teilchen am Ende und der Gesamtimpuls aller Teilchen am Ende den jeweiligen Werten vom Anfang entspricht.
Die Elektromagnetische Wechselwirkung etwa verknüpft eine Elektron-Linie mit einer Photon-Line zu einer Elektron-Linie oder eine Elektron-Linie mit einer Positron-Linie zu einer Photon-Linie (wenn man diese beiden Bildchen dreht, sieht man: ein Positron ist hier nichts anderes als ein rückwärts in der Zeit laufendes Elektron).
Also praktisch „die Entstehung der Masse“ aus dieser
Energiefreisetzung, ganz nach der relativitätstheorie E=mc^2 ?
Der einfachste Fall ist die Kollision von Teilchen und Antiteilchen.
Elektron und Positron etwa können durch Austausch eines Photons aneinander streuen, dann fliegen sie in entgegengesetzter Richtung vom Wechselwirkungspunkt weg.
Sie können sich aber auch elektromagnetisch vernichten, d. h. sie gehen in einem Photon auf, welches dann seinerseits in ein Paar aus Teilchen und Antiteilchen zerfällt. Dafür steht die volle Energie aus der Kollision zur Verfügung und die Bedingung ist nur, dass das Paar mit dieser Energie erzeugt werden kann, d. i. die Ruhemasse eines Teilchens kleiner ist als die Hälfte der Kollisionsenergie, und die Teilchen elektrisch geladen sind. Es könnte also z. B. ein Myon-Antimyon-Paar erzeugt werden oder ein Elektron-Positron-Paar oder ein Quark-Antiquark-Paar.
Die Erzeugung eines Quark-Antiquark-Paars hat zwangsläufig wieder weitere Reaktionen zur Folge, da die beiden farbgeladenen Quarks ja wieder auseinanderfliegen, wodurch die Farbladungen wieder abgesättigt werden müssen. Im Detektor sind man dann deshalb zwei gegeneinander gerichtete Jets aus vielen Teilchen.
Statt elektromagnetisch zu wechselwirken, könnten sie aber auch schwach wechselwirken. Dazu könnten sie sich in ein Z-Boson vernichten. Dies ergäbe gegenüber der Vernichtung in ein Photon lediglich den Unterschied, dass das Z-Boson seinerseits nicht in elektrisch geladene Teilchen zerfallen muss, sondern auch in elektrisch ungeladene (aber schwach geladene) Teilchen-Antiteilchen-Paare zerfallen kann.
Sie könnten auch ein W-Boson austauschen, wobei sie sich jeweils in ein Neutrino umwandeln würden.
Dabei habe ich jetzt komplexere Prozesse mit mehr Wechselwirkungen ignoriert.
Beim Proton-Proton-Collider ist es grundsätzlich ähnlich. Nur sind hier durch die zusätzliche starke Ladung gleich am Anfang weitere Wechselwirkungen möglich.
Sind Quarks und Gluonen masselos?
Formal sind alle Elementarteilchen masselos – die von uns beobachtete Masse ist lediglich ein Effekt des Higgsfeldes. Dieses füllt das ganze Universum und hat einen ähnlichen Effekt, wie man ihn auf einer Party erleben kann: wenn ein beliebter Gast den locker gefüllten Raum betritt drängen sich alle um ihn herum, weil sie sich mit ihm unterhalten wollen – das bremst ihn in seinem fortkommen; er hat das Gefühl, er sei viel schwerer, weil er die Wolke von Bewunderern mit sich schleppt.
Quarks und Elektronen erhalten so eine Masse. Gluonen und Photonen bleiben masselos. Die Masse des Protons besteht aber nicht nur aus den Massen der beteiligten Quarks, sondern insbesondere aus Energie, die in den Bindungen der Quarks und Gluonen untereinander steckt.
–
PHvL
Large Hadron Rap
Hallo,
das muss einfach sein: http://www.youtube.com/watch?v=j50ZssEojtM
Beste Grüße
=^…^=
Hallo!
Ich bin wirklich dankbar, dass ihr euch alle so viel Mühe gibt, mir das verständlich zu machen.Doch ich kann nur wieder wiederholen, dass ihr hier Begriffe benutzt, die mir gar nichts sagen.
Wie gesagt, ich lerne gerade Induktion in Physik, also grundlegende Eigenschaften von elektrisch geladenen Teilchen(Protonen und Elektronen) in Magnetfeldern und Elektrischen Feldern.Alles was kleiner ist mir total unbekannt.
Ich kann auch nur unterstreichen, dass das ein Gk ist und ich keine Zeit habe mir jetzt ein riesiges Grundlagenwissen anzueignen - ich habe meine wichtigen Lks - ich hoffe ihr versteht meine Situation =(
Ich habe jetzt in meiner Power Point Präsentation ein Video vom Urknall.
Daraus resultierend wollte ich eigentlich in einem Satz sagen, was genau während des Urknalls passiert ist, was die am LHC erforschen wollen!
Was genau ist denn derren Frage??Ganz simpel und vereinfacht, muss keine schwierigen Wörter enthalten.
Meine Vorstellung war folgende(am Bsp. LHC)
->:stuck_out_tongue_winking_eye:rotonen knallen aufeinander
->Es entsteht ein „Brei aus Quarks und Gluonen“
->Energie wird frei und wird zu Masse ganz nach E=mc^2
Stimmt das nicht?
Dieses Higgsteilchen nach dem die suchen, sorgt doch ducrh Wechselwirkungen für Masse -aber wozu braucht man die denn - Quarks haben doch masse und die sind schon da??
Arghh…was genau ist denn das großen Geheimnis???
Ich kann mich nur wiederholen, in diesem Moment baruche ich nur den gröbsten der groben Umrisse -ich meine 70% meines Gks wissen nicht einmal den Unterschied zwischen proton und Elektron…alles weitere erspare ich euch.
Ich kann mich auch nur wiederholt bedanken…Dankeschön!
Hallo.
Meine Vorstellung war folgende(am Bsp. LHC)
->:stuck_out_tongue_winking_eye:rotonen knallen aufeinander
Um das Quark-Gluon-Plasma zu erzeugen, werden im LHC Blei-Ionen statt der Protonen beschleunigt, dann folgt
->Es entsteht ein „Brei aus Quarks und Gluonen“
Dieses Quark-Gluon-Plasma dürfte einem frühen Zustand unseres Universum ähnlich sein.
Bei Proton-Proton-Kollisionen ist das eher so wie ein gewöhnliches Collider-Experiment: Streuung von punktförmigen Teilchen aneinander.
Stimmt das nicht?
Das Problem ist, dass du hier zwei verschiedene Betriebsarten des LHC vermischt hast.
Hauptsächlich wird der LHC mit Protonen betrieben. Dabei ist man insbesondere auf der Suche nach dem Higgs-Teilchen.
Der für die Masse verantwortliche Higgs-Mechanismus besagt, dass es ein Feld gibt, das im ganzen Universum einen bestimmten Wert hat. Wenn es so ein Feld gibt, dann können wir erklären, warum Teilchen eine Masse haben, die eigentlich masselos sein müssten. Wenn es aber so ein Feld gibt, dann müsste man quasi darin Wellen schlagen können, wenn man nur fest genug hineinschlägt – diese Wellen erscheinen uns dann als Higgs-Teilchen. Daraus folgt, dass, wenn der Higgs-Mechanismus für die Massen verantwortlich ist, wir in der Lage sein müssen, Higgs-Teilchen zu erzeugen (d. i. Wellen im Higgs-Feld zu schlagen).
Quarks haben doch masse und die sind schon da??
Quarks haben, so wie sie im Standardmodell beschrieben werden, keine Masse – ihre Masse erhalten sie ausschließlich durch den Higgs-Mechanismus.
In der zweiten Betriebsart werden im LHC statt der Protonen Blei-Ionen beschleunigt. Bei deren Kollision könnte ein Quark-Gluon-Plasma entstehen, so dass man quasi einen winzigen Ausschnitt aus dem frühen Universum nachgebaut hat.
–
PHvL