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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #11  
Alt 15.10.07, 08:50
Benutzerbild von Joachim
Joachim Joachim ist offline
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Registriert seit: 10.10.2007
Beitr?ge: 65
Standard AW: Erzeugung eines Proton-Antiproton-Paares

Hallo Marco Polo,

mach dich nicht kleiner als du bist. Die Fragen zeugen von viel Physikverständnis.

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Es werden also Protonen aufeinander geschossen um andere Teilchen zu erzeugen. In Abhängigkeit der dabei auftretenden Energien entstehen dabei allerlei andere Elementarteilchen. Also nicht nur Proton-Antiproton-Paare.
Ja.

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Treten diese immer paarweise (Teilchen + Antiteilchen) auf und wenn ja warum? Kann bei einer Proton-Proton Kollision nicht einfach nur ein drittes Proton entstehen ohne das Antiproton?
Das ist tatsächlich eine entscheidende Frage. Tatsächlich sind nie Ereignisse beobachtet worden, bei der die Differenz von erzeugten Baryonen und Antibaryonen nicht null gewesen wäre. Der Teilchenphysiker nennt das Baryonenzahl-Erhaltung. Auch beim Zerfall von Teilchen ist die Baryonenzahl (=Zahl der Baryonen minus Zahl der Antibaryonen) erhalten. Ein offenes Rätsel ist, warum es im Universum offenbar mehr Baryonen als Antibaryonen gibt. Dafür macht man allerdings eher die schwache Wechselwirkung mit ihren Symmetriebrüchen verantwortlich. Die starke Wechselwirkung scheint gegenüber Teilchen und Antiteilchen symmetrisch zu sein. Sie erzeugt stets Paare. Interessant wäre es, wenn sich das bei hohen Energien ändern würde. Aber damit rechnet man eigentlich nicht.

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Wenn die Energien hoch genug sind, sollten auch Teilchen entstehen, die aufgrund ihrer großen Masse bisher noch nie erzeugt wurden, bzw. gänzlich unbekannt sind.

Kann man sich aber sicher sein, dass diese schweren Teilchen erzeugt werden und nicht vielleicht dafür umso mehr andere Teilchen, die zusammengesetzt den gleichen Energien oder Massen entsprechen?
Es wird beides passieren. Mit jeder Schwelle, an dem eine neue Paarerzeugung möglich wird, wächst der Wirkungsquerschnitt, also die Wahrscheinlichkeit, dass überhaupt etwas passiert. Die große Herausforderung bei einem Detektor im LHC oder SPS ist es nun, die Ereignisse zu sortieren um herauszufinden, was da wirklich passiert. In den allermeisten Stössen werden nur bereits bekannte Teilchen erzeugt werden. Diese Ereignisse werden herausgefiltert und geben genauere Messwerte über das Energieverhalten dieser bereits bekannten Prozesse. Für die gesuchten neuen Teilchen (Higgs, Suppersymmetrische) sind das aber nur Untergrundprozesse. Man braucht einen guten Filter um die neuen Ereignisse vor dem Hintergrund der alten zu sehen.

Dabei hilft, dass die Erzeugung vieler Teilchen resonant erfolgt: Wenn die Energie gerade ausreicht um einen bestimmten Prozess zu ermöglichen, dann ist dieser Prozess oft besonders stark. Im gesamten Wirkungsquerschnitt (Ereignisse pro Zeit) ergibt sich dann ein Maximum bei dieser Ernergie. Man bekommt also eine Linie im Energiespektrum. Die Breite und Form dieser Linie gibt oft schon Aufschluss über die Struktur der neuen Teilchen.

Bei erwarteten Teilchen, wie Higgs-Bosonen, weiß man zudem in welche Produkte sie nach ihrer Erzeugung zerfallen können. Man sucht also ganz gezielt nach Spuren für diese Prozesse. Das geht bei unerwarteten Ereignissen natürlich nicht.

All diese angedeuteten Möglichkeiten zusammen, sind der Grund dafür, dass ich überzeugt bin, dass beim LHC in jedem Fall etwas interessantes herauskommen wird. Selbst wenn kein einziges neues Teilchen erzeugt werden wird, werden wir wissen, ob sich die Symmetrie der Natur bei höheren Energien wesentlich ändert oder eben nicht. Neue Theoren basieren aber oft auf Symmetrieüberlegungen. Beobachtete Symmetriebrechungen werden also tatsächlich fast sicher neue Ideen für die Theoretiker liefern.

Gruß,
Joachim
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