Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Montag, 4. Mai 2020

Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik, Teil 19: Jenseits des Standardmodells

Zuerst möchte ich auch hier auf den Online-Vortrag von Prof. Quadt am 26.5. um 18.00 Uhr unter sfn-kassel.de/live hinweisen.

Jenseits des Standardmodells

Mit dem Higgs-Teilchen 2012 ist das volle Spektrum aller Objekte des Standardmodells beobachtet worden.
Aber es sind noch viele Fragen offen, jede wäre eine eigene Postserie...

Dunkle Materie:
Ein großer Teil der schwerkraft erzeugenden Materie betseht nicht aus den uns bekannten Objekten, es ist die Dunkle Materie DM.
Aus astronomischer Sicht deutet sehr viel auf die Existenz der DM hin.
Vermutlich besteht DM aus WIMPs, das sind schwach wechselwirkende massive Teilchen, die nicht vom Standardmodell erfasst werden.
DM könnte durch supersymmetrische Modelle beschrieben werden. In diesen Modellen gibt es zu jedem Baustein (Fermion) ein eigenes Boson und zu jedem Kraftteilchen (Boson) ein eigenes Fermion, eine perfekte Symmetrie eben.
Aber es gibt keine Hinweise, dass dieser Ansatz sinnvoll ist.
Auch die Superstringtheorie, nach der die Welt aus schwingenden Raum-Zeit-Gebilden zusammengesetzt ist, war lange Zeit ein Favorit für die Erweiterung des Standardmodells. Aber keine Messung, keine Beobachtung scheint diese Möglichkeit zu unterstützen.

Vereinheitlichung der Kräfte
Schon Maxwell konnte zeigen, dass elektrische und magnetische Kräfte durch ein gemeinsames Modell des elektromagnetischen Feldes beschrieben werden können. Einstein zeigt sogar, dass Magnetfelder durch Wechsel des Bezugssystems entstehen und die magnetischen Kräfte sind elektrische Kräfte aus bewegten Bezugsystemen heraus gesehen.
Hier wurde aus zwei Kräften schon eine.

Eine entsprechende Vereinheitlichung gab es auch zwischen der elektromagentischen und der schwachen Kraft, die beide bei kleineren Energien auftretende Aspekte der elektroschwachen Kraft sind.
Geht das weiter? Kann man bei extrem hohen Energien (über 10^15 GeV) auch von einer Vereinheitlichung der elektroschwachen mit der starken Kraft ausgehen? Gibt es so etwas wie eine Urkraft, aus der alle Kräfte bei niedrigeren Energien heraustreten?
Experimentelle Untersuchungen können wir nicht machen, diese Energien sind für uns nicht realisierbar.

Materie-Antimaterie - Asymmetrie
Unsere Welt besteht aus Materie, obwohl eigentlich bei allen Prozessen gleich viel Materie und Antimaterie entstehen soll. Darüber habe ich eine eigene Postserie geschrieben..."Wie sag ichs meinem Alien?"..., da kann man viel darüber nachlesen.

Sind Neutrinos Majorana-Teilchen?
Im Standardmodell sorgt der Unterschied zwischen Neutrino und Antineutrino dafür, dass die Gesamtzahl der Leptonen im Universum konstant ist. Wenn aber Neutrino und Antineutrino identisch sind, kann es den neutrinolosen doppelten Betazerfall geben, bei dem zwei Elektronen ohne Neutrinos entstehen.
Neutrinos wären dann sog. Majorana-Teilchen. Seit Jahrzehnten versucht man das nachzuweisen. Vergeblich.Bisher.

Auf der Suche nach den Grenzen des Standardmodells im SNOLAB, mit 2100 m das tiefste und auch reinste Labor der Erde...

Ende der Postserie

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