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Teilchenphysik

Die Teilchenphysik erforscht die fundamentalen Bausteine der Materie und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken. Im Mittelpunkt stehen Elementarteilchen wie Quarks und Leptonen sowie die Felder und Austauschteilchen, die Wechselwirkungen vermitteln. Die Disziplin untersucht auch die Struktur komplexerer Systeme und die Mechanismen, durch die Massen entstehen.

Der theoretische Rahmen ist das Standardmodell der Teilchenphysik, das drei fundamentale Kräfte beschreibt: Elektromagnetismus, schwache und

Experimentell erforscht man Teilchen durch Kollisionen in Hochenergie-Beschleunigern, Detektoren und umfangreiche Datenanalysen. Bedeutende Einrichtungen befinden sich

Historisch führten Experimente zur Bestätigung zentraler Bestandteile des Modells: die Quarkstruktur von Materie, die Entdeckung der

Zu den offenen Fragen gehören die Natur der Dunklen Materie, die Masse der Neutrinos, die Quelle der

starke
Wechselwirkung.
Diese
Kräfte
werden
durch
gauge-Theorien
mit
den
Gruppen
SU(3),
SU(2)
und
U(1)
beschrieben.
Quarks
und
Leptonen
bilden
Materie;
Photonen,
Gluonen,
W-
und
Z-Bosonen
sowie
das
Higgs-Boson
vermitteln
die
Kräfte
und
Mechanismen.
Das
Higgs-Feld
verleiht
Teilchen
Masse.
weltweit,
etwa
am
CERN,
DESY
und
Fermilab.
Zu
den
großen
Experimenten
gehören
der
Large
Hadron
Collider
mit
den
Experimente
ATLAS,
CMS,
LHCb
und
ALICE;
weitere
Experimente
arbeiten
an
Präzisionsmessungen
und
Neutrino-Physik.
W-
und
Z-Bosonen
sowie
das
Higgs-Feld,
das
die
Massenvergabe
erklärt.
Die
Theorie
liefert
hochpräzise
Vorhersagen,
lässt
aber
offene
Fragen.
Materie-Antimaterie-Verschiebung
und
Probleme
der
Quantengravitation.
Die
Teilchenphysik
strebt
nach
Erweiterungen
des
Standardmodells
und
setzt
auf
zukünftige
Beschleunigerprojekte
sowie
verbesserte
Detektoren,
um
neue
Phänomene
zu
entdecken.