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Kinderuni 2011
Besuch im Teilchenzoo
Claudia-Elisabeth WulzInstitut für Hochenergiephysik der ÖAW & TU Wien c/o CERN, Genf
Juli 2011
Kinderuni 2011
Woraus bestehst du? Woraus bestehen die Sterne?Woraus besteht dans ganze Weltall?
Was hält das Universum zusammen?War das Universum immer schon so, wie es heute ist?Wird das Universum sich verändern?
Wie können Teilchenbeschleuniger wie der LHC (Large Hadron Collider) beitragen,um Antworten auf diese Fragen zu finden?
Kinderuni 2011
Bausteine der Materie• Die bekannte
Materie besteht aus ATOMEN
• Atome bestehen aus Protonen, Neutronen und Elektronen
• Protonen und Neutronen bestehen aus Quarks
• Protonen und Neutronen gehören zu den Hadronen
Protonen
Neutronen
Elektronen
C.-E. Wulz 3
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 4
Wie kann ich die Bausteine finden? Kann ich sie vielleicht
anschauen?
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 5
Lichtmikroskop
Rastertunnelmikroskop
Ele
ktr
on
en
mik
roskop
Joghurt-Bazillen
EHEC-Bakterien
Goldatome
Kinderuni 2011
URKNALL
LHC
Bekannte und vielleicht
neue Teilchen?ELEKTRON
QUARK
ATOMKERN
PROTON, NEUTRON
Radius der Erde
RNS Moleküle, Viren
Radius des sichtbaren Universums
HUBBLE TELESKOP
TEILCHENSTRAHLEN ATO
M
Das UNIVERSUM
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Wir brauchen also verschiedene Geräte, um verschiedene Größen von Dingen beobachten zu können.
Teilchenbeschleuniger können die winzigsten Bausteine des Universums erforschen.
Mikroskope für das Allerkleinste:Beschleuniger
C.-E. Wulz
Kinderuni 2011
Hast du zu Hause einen Teilchenbeschleuniger?
C.-E. Wulz 7 Kinderuni 2011
Kinderuni 2011
Von der Fernsehröhre bis zum LHC
C.-E. Wulz
Elektronen aus einem erhitzten Draht fliegen zum Plus-Pol (Gitter). Einige fliegen durch die Löcher und treffen auf einen fluoreszierenden Schirm. Dabei entsteht das Bild.
Magnete lenken den Teilchenstrahl ab und bündeln ihn.
C.-E. Wulz Kinderuni 20118
Kinderuni 2011C.-E. Wulz
Batteriebeschleuniger
Batterie
Proton
(+)
http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/RF_cavity/ex.html
Batterien im richtigen Moment umgepolt!
9 Kinderuni 2011
C.-E. Wulz 10CERN – Linac 2
Driftröhren
LHC Protonenquelle
C.-E. Wulz 10 Kinderuni 2011
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 11
LHC Hochfrequenzkavität
“Batterie”
Kinderuni 2011
LHC Magnete
Blau: Kreisbahn
Rot: Bündelung
C.-E. Wulz 12
Proton Proton
Digitalkamera:
Detektoroder
Experiment
C.-E. Wulz 13 Kinderuni 2011
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 14
ATLAS-Experiment
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 15
CMS-Experiment
Kinderuni 2011
Moriond, March 2011
“Ereignis” im CMS-Experiment
Spuren von Teilchen, die bei der Kollision im LHC entstanden sind
C.-E. Wulz 16 Kinderuni 2011
QuarksLepton
uud = Protonudd = Neutron
Bausteine für alles “Greifbare”
z.B. Menschen, Tiere, Sterne, Planeten, …
up
down Elektro
n
C.-E. Wulz17
Kinderuni 2011
Building an Atom
Protonen Neutronen
Multiply by billions and billions and billions and billions…
HeliumatomElektronen
C.-E. Wulz18
Kinderuni 2011
Building an Atom
protons neutrons
Multiply by billions and billions and billions and billions…
electrons
Helium Atom
C.-E. Wulz19
Kinderuni 2011
Building an Atom
protons neutrons
Multiply by billions and billions and billions and billions…
electrons
Helium Atom
C.-E. Wulz20
Kinderuni 2011
Protonen Neutronen
Multiply by billions and billions and billions and billions…
Elektronen
Heliumatom
Wir bauen ein Atom
C.-E. Wulz21
Kinderuni 2011
Building an Atom
protons neutrons
Multiply by billions and billions and billions and billions…
electrons
Helium Atom
C.-E. Wulz22
Kinderuni 2011
Ergebnis – das Universum!
C.-E. Wulz 23 Kinderuni 2011
Das ist aber nicht das Ende der Geschichte………
C.-E. Wulz24
Kinderuni 2011
Beschleunigerenergie
E=mc2Aus der Energie der Kollision ist etwas Neues
entstanden, das es einmal gegeben hat, das aber heute nicht mehr von alleine existiert!
C.-E. Wulz25
Kinderuni 2011
Vor 13.7 Milliarden Jahren gab es mehr Teilchen im Universum als jetzt …
up
down
charm
strange
top
bottom
electron muon tau
electron neutrino
muon neutrino tau neutrino
Quarks Leptonen
C.-E. Wulz26
Kinderuni 2011
Kinderuni 2011
Der LHC ist eine Zeitmaschine!
C.-E. Wulz 27
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 28
Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen?
Kinderuni 2011C.-E. Wulz 29
Was hält Proton, Neutron und die Atomkerne zusammen?
TEILCHENAUSTAUSCH IST FÜR KRAFT VERANTWORTLICH!
Der Austausch von GLUONEN!
PROTON
Kinderuni 2011
Dunkle Materie
C.-E. Wulz 30
Kinderuni 2011
Dunkle Materie(23%)
C.-E. Wulz 31
Dunkle Energie(73%)
Bekannte Materie(4%)
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Das Universum
dehnt sich aus
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Kinderuni 2011
Entwicklung des Universums
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Kinderuni 2011C.-E. Wulz
Funkenkammer
Teilchen aus dem Weltall
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