Vom Kleinsten zum Gr¨ oßten – von den Elementarteilchen zum Universum Andreas Wipf Theoretisch-Physikalisches Institut, Physikalisch-Astronomische Fakul¨ at Friedrich-Schiller-Universit¨ at Jena Graduiertenakademie, 27. Mai 2010 Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Gr¨ oßten 1 / 30
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Vom Kleinsten zum Größten von den Elementarteilchen … · von den Elementarteilchen zum Universum Andreas Wipf Theoretisch-Physikalisches Institut, ... Vereinigungder nicht-gravitativen
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Vom Kleinsten zum Großten –von den Elementarteilchen zum Universum
Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Großten 15 / 30
Theorie
Quantentheorie (erfolgreich, seltsam)Welle-Teilchen Dualismus, UnscharferelationenWahrscheinlichkeitenSpezielle RelativitatstheorieUbergang zwischen InertialsystemenGrenzgeschwindigkeit c, E = mc2
Quantentheorie + Spezielle Relativitatstheorie⇒’konsistente’ relativistische QuantenfeldtheorienWechselwirkung zwischen ElementarteilchenErzeugung und Vernichtung von (Anti)TeilchenStreuquerschnitte, Lebensdauern, Massen,. . .
Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Großten 16 / 30
Theorie
Experimente, Unerklartes→ Modelle→ Theorienmath. Untersuchungen: Konsistenz, Struktur, Symmetrien(aufwendige) Analysen, Rechnungen, Simulationen −→Vorhersagen, Uberprufung im ExperimentMathematik ist die Sprache der Physik (→ Ausbildung)
i∂ψ
∂t= Hψ ↔ i /Dψ −mψ = 0
∂µFµν = jµ
L = −14
tr(FµνFµν) + ψ( /D −m)ψ
+ φ(D2 −m2)φ+ ψφψ + V (φ)
Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Großten 17 / 30
Wichtige offene Fragen
Erklare Confinement aus ersten Prinzipien (1 Mio $ question)Phasen bei hohen Temperaturen/Dichten (→ Kosmologie)Woher kommt Masse der Elementarteilchen (Higgs)?Vereinigung der nicht-gravitativen Krafte (Elektromagnetismus)Gibt es extra Dimensionen (Stringtheorien)?Gibt es Supersymmetrie (susy Partner)?
Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Großten 18 / 30
sichtbare Materie = Sterne,Staub, Gas, kompakte Objektedunkle Materie = ?es gibt Kandidatendunkle Energie = ???beschleunigtes Universum///↔ ,,,
Andreas Wipf (FSU Jena) Vom Kleinsten zum Großten 23 / 30
Kosmische Hintergrundstrahlung
Temperatur ≈ 2,7o KBeleg fur Urknalltheorie13,7 Milliarden Jahre alt380 000 Jahre nach UrknallDipolterm: Milchstraßebewegt sich mit 4,5 Miokm/h durchs Universum(NEW YORK TIMES, 14.11.1977)
Fluktuationen1 : 100 000⇒Strukturen im Universumwoher ?
Fruhes Universum: woher kommen Strukturen
Im Großen dominiert universelle Gravitationskraft
Materie bestimmt Raumzeitgeometrie: Gµν = 8πGTµν
Geometrie bestimmt Bahnen: xµ = Γµαβ xαxβ
Starke Gravitationsfelderbizarre Objekte: weiße Zwerge, NeutronensterneGravitationswellen Click here