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

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