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Das Higgs Boson u nd seine Masse Was lernen wir von der Entdeckung am LHC ?

Das Higgs Boson u nd seine Masse Was lernen wir von der Entdeckung am LHC ?. LHC : Higgs Boson gefunden ?. CMS 2011/12. ATLAS 2011/12. Higgs Boson gefunden ! Masse 125-126 GeV. Higgs Boson des Standard- Modells kompatibel mit allen Beobachtungen. T.Plehn , M.Rauch.

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Das Higgs Boson u nd seine Masse Was lernen wir von der Entdeckung am LHC ?

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Presentation Transcript


  1. DasHiggs Boson und seine Masse Was lernenwir von derEntdeckung am LHC ?

  2. LHC : Higgs Boson gefunden ? CMS 2011/12 ATLAS 2011/12

  3. Higgs Boson gefunden ! Masse 125-126 GeV

  4. Higgs Boson des Standard-ModellskompatibelmitallenBeobachtungen T.Plehn, M.Rauch

  5. Brout-Englert-Higgs Mechanismusbestätigt Higgs Brout Englert

  6. eineVorhersage…

  7. zu gut um wahrzusein? 500 theoretischePhysiker= 500 Modelle äquidistanteVorhersagen Bereich100-600 GeV … 3 GeVBins : man erwartetmehrerekorrekteVorhersagen, allerdingsfürverschiedeneModelle Motivation hinter derVorhersage?

  8. Brout- Englert- Higgs- Mechanismus:SpontaneSymmetrie-Brechung

  9. SpontaneSymmetrie-BrechungbestätigtbeimLHC

  10. SpontaneSymmetrie-Brechung Fermi Skala

  11. FeldgleichungfürErwartungswertdas Higgs - Skalars

  12. Potenzialfür Higgs-Skalar φ : komplexesFeld

  13. Vakuum : statischehomogeneLösung , Minimum des Potenzials

  14. SpontaneSymmetrie-Brechung Fermi Skala Phase von φ0beliebig , jedergebene Wert ist nichtinvariant unterPhasenrotation : SSB

  15. RadialeMode und Goldstone-Mode Entwicklung umMinimum des Potentials Massentermfür radialeMode

  16. Masse des Higgs-Bosons lineareNäherung : Fermi Skala λ : quartischeKopplung des Skalarfelds

  17. masselose Goldstone-Mode • lineareNäherung : ähnlich elektromagnetische Wellen im Vakuum, aberohnePolarisation

  18. masselose Goldstone-Mode Supra-Fluidität in He4

  19. Abelscher Higgs-MechanismusSupraleitung KopplungeineskomplexenSkalarfelds an elektromagnetischesFeld ( Photon )

  20. Abelscher Higgs-MechanismusSupraleitung massivesPhoton !

  21. Photon Masse m=e φ

  22. Eich-Symmetrie Goldstone-Boson istEichfreiheitsgrad keinphysikalischesTeilchen KanndurchEichtransformationeliminiertwerden, wirdzurlongitudinalenKomponente des massivenPhotons

  23. Standard-ModellderelektroschwachenWechselwirkung : Brout-Englert-Higgs-Mechanismus φ : zweikomplexe Felder ( Higgs-Doublet ) W- und Z-Bosonenwerdenmassiv, Photon bleibtmasselos

  24. Standard-ModellderelektroschwachenWechselwirkung : Brout-Englert-Higgs-Mechanismus Die MassenallergeladenenFermionenund W,Z-Eichbosonensindproportional zum ( Vakuum -Erwartungs -) Wert des skalarenFeldsφH FürElektron, Quarks , W- und Z- Bosonen : melectron= helectron * φHetc.

  25. Brout-Englert-Higgs-Mechanismusgibt den Elementarteilchenihre Masse nicht : dominanterBeitragzurProtonmasse und Masse derAtome (QCD , chiraleSymmetriebrechung )

  26. Lektionen

  27. 1Das Vakuumistkompliziert

  28. Masse hängtab von den Eigenschaften des Vakuums Elementarteilchen: Anregungen des Vakuums ( Vakuum = Äther … ) Teilchen-Eigenschaftenhängen von Eigenschaften des Vakuumsab

  29. SpontaneSymmetrie-BrechungnichtnurEigenschaft von Festkörpern, Magneten etc.,sondernzentraleEigenschaftderfundamentalenGesetze !

  30. Das Vakuumistnicht leer !

  31. 2Fundamentale “Konstanten” sindnichtkonstant

  32. HattenKopplungskonstantenimfrühenUniversum andereWertealsheute? Ja!

  33. FundamentaleKopplungs-Konstantenin derQuanten-Feld-Theorie Massenund Kopplunskonstanten werdendurchEigenschaften des Vakuumsbestimmt ! Ähnlichzu Maxwell-Gleichungen in Materie

  34. PhysikderkondensiertenMaterie:GesetzehängenvomZustand des Systems ab Grundzustand, ThermischerGleichgewichtszustand… Beispiel: Gesetze des Elektromagnetismus in Supraleiternsind von Maxwell-GleichungenimVakuumverschieden

  35. Photon Masse m=e φ

  36. Standard-ModellderElementarteilchen-Physik: ElektroschwacheEichsymmetrieistdurch Erwartungswert des Higgs-Skalarsspontan gebrochen. Und wenndieserfrühereinenanderen Wert hatte ?

  37. Kosmologie: Universumistnichtin festemstatischenZustand DynamischeEvolution Gesetzehängen von derZeitab

  38. Restoration derSymmetriebeihoherTemperaturimfrühenUniversum hoheTemperatur: WenigerOrdnung MehrSymmetrie Bespiel: Magnete NiedrigeT SSB <φ>=φ0≠ 0 HoheT SYM <φ>=0

  39. Standard-ModellderelektroschwachenWechselwirkung : Brout-Englert-Higgs-Mechanismus Die MassenallergeladenenFermionenund W,Z-Eichbosonensindproportional zum ( Vakuum -Erwartungs -) Wert des skalarenFeldsφH FürElektron, Quarks , W- und Z- Bosonen : melectron= helectron * φHetc.

  40. ImheissenPlasma desfrühenUniversums:Gleiche Masse von Elektronund Myon !ÄhnlicheStärkederelektromagnetischenand schwachenWechselwirkung

  41. ElektroschwacherPhasenübergangimfrühenUniversum 10-12 s nachUrknall crossover

  42. ZeitlicheÄnderung von Kopplungskonstanten Wie stark ist die gegenwärtigeÄnderung derKopplungskonstanten ?

  43. KannzeitlicheÄnderungderKopplungskonstantenbeobachtetwerden ? Feinstruktur-Konstanteα (elektrischeLadung ) VerhältnisElektron- zu Proton- Masse VerhältnisNukleon- zu Planck- Masse

  44. Zeitentwicklung von Kopplungen und skalare Felder • Feinstrukur-Konstantehängtabvom Wert desHiggs Felds: α(φ) • Zeitentwicklung vonφ Zeitentwicklungvon α Jordan,…

  45. StatischeSkalar – Felder im Standard - Modell Wert des Higgs – SkalarsnachdemelektroschwachenPhasenübergangeingefroren KeinebeobachtbarezeitlicheÄnderung von Kopplngkonstantenim Standard - Modell

  46. Beobachtungeinerzeitlichenoderräumlichen Variation derKopplungskonstantenPhysikjenseits des Standard Modells

  47. QuintessenzKosmologie ähnlichzurAbhängigkeitvom Wert des Higgs Felds Massen und Kopplungenkönnenvom Wert des Kosmon – Feldsabhängen

  48. 3Standard ModellderElementarteilchenphysikkönntebiszur Planck Längegültigbleiben

  49. Längen- und Energie- Skalen • Newton’s Konstante GN=1/(8πM²) • Reduzierte Planck Masse M=2.44×1018 GeV • Planck – Länge 10 -34 m

  50. Längen- und Energie- Skalen Fermi – Skala 175 Gev Reduzierte Planck Masse M=2.44×1018 GeV Fermi – Länge10 -18 m Planck – Länge 10 -34 m

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