Hallo,
- Was ist das Ziel des zentralen Cern- Projektes?
der LHC ist eine recht grobe Maschine, mit der man in neue Energiebereich vordringen kann, um neue Effekte erstmals zu sehen. Einer davon ist das Higgsteilchen, von dem man sich ziemlich sicher ist, dass man es finden wird – interessant wird aber sein, wie es genau aussieht.
Außerdem erhofft man neue Effekte und Teilchen, die man vielleicht überhaupt noch nicht vorausgesehen hat. Wenn man die dann entdeckt hat, wäre eine feinere Maschine (der ILC) gut, mit der man die Eigenschaften genauer untersuchen kann.
Wenn es das Finden des Higgs-teilchens ist- was hat dessen
Entdeckung dann mit der Frage nach der Entstehung der erde/ der
Existenz Gottes zu tun?
Eher nichts. Das Higgsteilchen ist der letzte Baustein, welcher aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik noch nicht nachgewiesen wurde.
- Was ist ein Higgs-Teilchen, wo existiert es und wie kommt
man dazu von seiner Existenz auszugehen?
Wenn man das Standardmodell der Elementarteilchenphysik aufstellt, ergibt es sich, dass aus Gründen der mathematischen Konsistenz keines der Teilchen, die darin vorkommen (Elektronen, Neutrinos, Quarks), eine Masse haben kann. Wir beobachten aber, dass diese Teilchen eine Masse haben.
Eine Lösung dieses Problems hat Herr Higgs gefunden: wenn es ein Feld gibt, welches das Universum ganz ausfüllt, kann ein ähnlicher Effekt auftreten, 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.
Das was wir als Masse von Teilchen wahrnehmen ist also bloß die Wechselwirkung mit dem allgegenwärtigen Higgsfeld. Die Existenz dieses Feldes erklärt also die Massen der Teilchen. 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).
- Welchen Sinn macht die Idee der Antagonisten zu Proton,
Elektron, etc.?
Meinst du jetzt Antimaterie?
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 zusätzliche Teilchen gerade die umgekehrten Ladungen haben, wie das ursprüngliche – es handelt sich um ein Antiteilchen.
Wie kommt man darauf und hat das Ganze mit der Idee einer
Parallelwelt zu tun?
…oder meinst du die supersymmetrischen Partnerteilchen?
Die Naturgesetze unterliegen offenbar gewissen Symmetrien.
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Die Naturgesetze ändern sich nicht, ob man das Experiment hier oder an einem anderen Ort ausführt oder den Aufbau dreht. Sie ändern sich selbst dann nicht, wenn man das Experiment in einem sich bewegenden Labor durchführt.
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Darüberhinaus gibt es noch innere Symmetrien – die einfachste davon ist etwa, dass sich nichts ändert, wenn man die Wellenfunktion mit einer Phase (also einer komplexen Zahl vom Betrag 1) multipliziert.
In unseren heutigen Theorien operieren diese beiden Symmetrietypen völlig getrennt nebeneinander – jede Operation lässt sich problemlos zerlegen, eine Mischung findet nicht statt.
Bei einer Zusammenfassung dieser beiden Symmetrietypen in einer umfassenden Supersymmetrie (SUSY) werden Symmetrieoperationen eingeführt, die Bosonen (Wechselwirkungsteilchen) und Fermionen (Materieteilchen) miteinander verknüpfen. Es muss dann zu jedem Fermion ein Boson geben, das sonst genau dieselben Eigenschaften hat, denn die Theorie darf sich ja unter dem Austausch von diesem Fermion mit dem durch die SUSY-Operation erhaltenen Boson nicht verändern. Umgekehrt muss jedes Boson einen Fermionpartner haben, der sich wiederum nur durch den Spin unterscheidet. Diese Teilchen, die durch eine SUSY-Operation miteinander verknüpft sind, nennt man Superpartner.
Im bekannten Teilchenspektrum kommen keine Superpartner vor – so gibt es etwa offensichtlich kein Boson mit der Masse und Ladung des Elektrons. Daher kann SUSY in der Natur nicht exakt realisiert sein. Wenn die Natur supersymmetrisch ist, so muss es einen Mechanismus geben, der (mindestens) die Hälfte der existierenden Teilchen vor uns verbirgt – etwa indem sie durch irgendeinen Mechanismus eine so große Masse erlangen, dass sie für unsere Beschleuniger nicht sichtbar sind. Es gibt also neben den uns bekannten Teilchen noch einen kompletten, versteckten Sektor gleichartiger aber schwererer Teilchen (quasi eine Parallelwelt).
Wird das Projekt bald (wie ein Teilchenphysiker mit
Doktortitel gestern in besagter Sendung stolz verkündet hat)
Antwoerten und/ oder Ergebnisse liefern und werden die schon
solcher Natur sein, dass man damit eine aussage zum anfang der
Erde oder Sinn des Lebens etc. treffen kann?
Die Physik stellt die Frage nach dem Sinn des Lebens nicht und erwartet daher keine Antwort darauf.
Es besteht jedoch die berechtigte Hoffnung, dass die Ergebnisse des LHC helfen werden, unser Modell dafür, was die Welt im Innersten zusammen hält, zu verbessern.
Der DOktor beteuerte nämlich, dass ein nichtssagerndes Ergebnis
ausgeschlossen sei.
Es wäre für die theoretische Physik eine mittlere Katastrophe, wenn der LHC absolut nichts Neues finden würde. Völlig ausgeschlossen ist es deshalb aber nicht – es ist nur keine besonders erfreuliche Aussicht aber auch keine wahrscheinliche.
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PHvL
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. Mithilfe der hohen Energien am LHC in Genf wird es möglich sein Verhältnisse und Begebenheiten in der Zeit kurz nach dem Urknall besser zu verstehen bzw. nachzuvollziehen.