Antrittsvorlesung13. Juni 2005. Der Teilchenzoo aus heutiger Sicht

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Text of Antrittsvorlesung13. Juni 2005. Der Teilchenzoo aus heutiger Sicht

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  • Antrittsvorlesung13. Juni 2005
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  • Der Teilchenzoo aus heutiger Sicht
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  • aus der Sicht des Elementarteilchenphysikers
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  • aus der Sicht des Elementarteilchenphysikers von 1937 ein konsistentes Bild
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  • e Entdeckung 1937 Nebelkammer Who ordered that ? Isidor Rabi
  • Folie 8
  • Warum gibt es mehr als eine Teilchengeneration ? Frage nach wie vor ungeklrt Intensive Forschung seit der Entdeckung des Mons Wir wissen heute: Es gibt 3 Generationen (LEP)
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  • Das fehlende c-Quark war vorhergesagt u d u s d s d d u u s s schwache Zerflle GIM Mechanismus braucht c-Quark
  • Folie 10
  • Burt Richter SLAC Sam Ting BNL November 1974 Herbst 1974
  • Folie 11
  • c-Quark c-Antiquark Ein Atom aus Quarks
  • Folie 12
  • Burt Richter SLAC Sam Ting BNL J J
  • Folie 13
  • Stanford Positron Electron Accelerator Ring e + e - 3 7 GeV Schwerpunktsenergie November 1974
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  • Stanford Positron Electron Accelerator Ring e + e - 3 7 GeV Schwerpunktsenergie November 1974 Martin Perl
  • Folie 15
  • e + e - e + - Leptonzahl + + - e - e Z 0 + - Z 0 e + - LEP fehlende Energie Vermutung: e + e - + - - - + e + e Aber ! Who ordered that ?
  • Folie 16
  • griechisch das Dritte
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  • kinematisch verboten verletzt E-Satz 2-Krper-Zerfall monoenergetische 3-Krper-Zerfall kontinuierliches Spektrum Entdeckung des Tau-Neutrinos ?
  • Folie 18
  • + e + e e + + e Para-Lepton + e + e e + + e Ortho-Lepton + e + e + + Sequentielles Lepton V e 2 V 1 = 17,84 % 17,36 % + e + e + e - okay + e + + e - eigene Generation
  • Folie 19
  • Folie 20
  • Beijing Electron Positron Collider BEPC e + e - + - E CM > 2 m 1776.99 MeV/c 2 +0.29 -0.26
  • Folie 21
  • ein typisches Ereignis im OPAL Detektor e + e - Z 0 + - + + - - - + Flugstrecke l = c T
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  • Folie 23
  • 290.6 1.1 fsec
  • Folie 24
  • Silizium Detektoren fr den CMS - Tracker
  • Folie 25
  • PCAC (partially conserved Axialvector Current) Masse Lebensdauer elektr. Dipolmoment magn. Moment Anapole Moment Verzweigungs- verhltnisse schwache Kopplung Paritts- verletzung Polarisation Cabibbo Winkel Isospin Verletzung Resonanz- strukturen Quark-Hadron Dualitt CVC (conserved Vector Current) Wess-Zumino Anomaly ss Neutrino masse Neutrino Helizitt CP Verletzung Leptonzahl Michel- parameter 2nd class currents EPR
  • Folie 26
  • PCAC (partially conserved Axialvector Current) Masse Lebensdauer elektr. Dipolmoment magn. Moment Anapole Moment Verzweigungs- verhltnisse schwache Kopplung Paritts- verletzung Polarisation Cabibbo Winkel Isospin Verletzung Resonanz- strukturen Quark-Hadron Dualitt CVC (conserved Vector Current) Wess-Zumino Anomaly ss Neutrino masse Neutrino Helizitt CP Verletzung Leptonzahl Michel- parameter 2nd class currents EPR
  • Folie 27
  • kombinierte Symmetrietransformation Raumspiegelung x Materie Antimaterie MaterieAnti-Materie
  • Folie 28
  • Erzwingt gleiches Verhalten von Materie CP (Materie) e+e+ e-e- + - insbesondere Produktion gleicher Mengen Materie und Antimaterie
  • Folie 29
  • Urknall Materie = Antimaterie Heute ausschlielich Materie
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  • 1966 Bedingungen fr die Entstehung eines Materieberschusses im Universum 1. Verletzung der CP-Symmetrie 2. Nichterhaltung der Baryonenzahl 3. Thermodynamisches Ungleichgewicht Materie Antimaterie Vernichtung Materieberschuss bleibt zurck heutige Materie Heute: 1 Baryon / 6 10 10 Photonen
  • Folie 31
  • Verletzung der CP-Symmetrie beobachtet (1964 Cronin/Fitch K 0 L ) Standard Modell enthlt CP-Verletzung (1972 Kobayashi Maskawa) B-Fabriken besttigen Standard Modell (2001 B 0 J/ K 0 ) CP Verletzung zu gering um Materieberschuss quantitativ zu erklren! Suche nach CP-Verletzung in der Tau-Produktion
  • Folie 32
  • CP ungerade Observablen CP O = - O 0 CP Verletzung CP Symmetrie = 0
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  • unmebar klein (d 10 -34 e cm) jenseits des Standard Modells
  • Folie 34
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  • Observable: Impuls + Spin von + und -
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  • ca. 100.000 e + e - + - 5 Zerflle untersucht: e e Impulsmessung Spinvektor aus Impulsen der Zerfallsprodukte
  • Folie 38
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  • = c d Schwaches Dipolmoment des Taus | Re (d ) | < 3.2 10 -18 e cm | Im (d ) | < 9.4 10 -18 e cm
  • Folie 40
  • d ~ m 3 / m 2 Weitere Verbesserungen erst mit dem ILC e+e+ e-e- d t ~ m t 3 / m 2
  • Folie 41
  • (Leptonen Antileptonen) Anfang = (Leptonen Antileptonen) Ende fr jede Generation - - - - + - + + - K - B 0 D - + t b + e + e - + - D - - keine Verletzungen beobachtet
  • Folie 42
  • ->
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  • Leptonzahl verletzt ! ->
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  • Auswirkungen auf das Tau ? - - W-W- - -
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  • Auswirkungen auf das Tau ? - - W-W- - - Neutrino- oszillation okay Aber: Energie/Impulssatz verletzt
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  • Auswirkungen auf das Tau ? - - W-W- - - Verzweigungsverhltnis Standard Modell: 10 -40 andere Modelle: 10 -40 10 -6
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  • Auswirkungen auf das Tau ? - - W-W- - - + - Verzweigungsverhltnis Standard Modell: 10 -40 10 -14 andere Modelle: 10 -40 10 -7 - +
  • Folie 49
  • - - e + e - + - + e + e - - Inv. Masse ( + ) = Masse (Tau) Energie (Myonen) = Energie (Tau) ca. 10 8
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  • 13 observed 7.8 1.4 events expected Prob. of 7.8 1.4 events fluctuating to 13 or more in absence of signal is 7.6%. efficiency = 5.2 0.1 0.5% N =56million - - BR( 2.0x 10 -6 @90%CL BaBar
  • Folie 51
  • - - + - mit CMS am LHC Vorteil: Mehr taus Nachteil: Mehr Untergrund
  • Folie 52
  • - - + - bei CMS Computersimulation eines Signalereignisses
  • Folie 53
  • - - + - bei CMS Arbeit hat begonnen! W 10.000 Ereignisse Trigger Spurrekonstruktion
  • Folie 54
  • Freue mich auf gute Zusammenarbeit mit Studenten und Kollegen