Zusammenfassung
Dieses Kapitel liefert zunächst eine knappe historische und physikalische Zusammenfassung, wie unser aktuelles Bild der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen aussieht und entstanden ist. Während die Quantenelektrodynamik lediglich die Phänomene des Elektromagnetismus beschreibt, gelang es in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, die starke und schwache Wechselwirkung mit ins Boot zu holen. Die resultierende Theorie wird das "Standardmodell der Teilchenphysik" genannt. In dieser Erfolgsgeschichte spielt das Higgs-Teilchen eine Hauptrolle. Es löst einen schweren Konflikt zwischen Beobachtungstatsachen und der mathematischen Konsistenz der Theorie in Wohlgefallen auf.
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Notes
- 1.
Die Hadronen aus Zweierverbindungen eines Quarks und eines Anti-Quarks werden als Mesonen bezeichnet, jene aus Dreierverbindungen von Quarks als Baryonen.
- 2.
Das Myon wurde zunächst als Meson (oder Mesotron) bezeichnet, ist aber inzwischen als Lepton klassifiziert, da der Name „Meson“ heute nur noch für aus zwei Quarks zusammengesetzte Teilchen verwendet wird. Für Verwirrung sorgte anfänglich, dass das Myon mit 106 MeV durch Zufall eine ähnliche Masse wie die Pionen (ca. 140 MeV) besitzt, wie sie von Yukawa vorhergesagt wurde.
- 3.
Hier stelle ich die Gegebenheiten etwas vereinfacht dar: Fermionen wie die Leptonen, Neutrinos und Quarks haben jeweils zwei mögliche Zustände, die links- und rechtshändig genannt werden und mit den beiden Möglichkeiten zusammenhängen, wie der Spin ausgerichtet sein kann. Diese links- und rechtshändigen Zustände sind von den abstrakten Symmetrien der elektroschwachen Theorie unterschiedlich betroffen. Dies hat wichtige physikalische Konsequenzen, da es für die oben erwähnte Massen-Problematik der Fermionen ausschlaggebend ist, aber auch die räumliche Spiegelsymmetrie der Naturgesetze verletzt (Nobelpreis für die Theoretiker Yang und Lee 1957, sträflicher Weise kein Nobelpreis für die eigentliche Entdeckerin Chien-Shiung Wu).
- 4.
Das Higgs-Feld des Standardmodells hat eigentlich vier unabhängige „Richtungen“, von denen hier aus Gründen der Darstellung nur zwei gezeigt werden können, was zudem die Ähnlichkeit zu einem Roulettekessel deutlicher macht.
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Knochel, A. (2016). Das Standardmodell der Teilchenphysik. In: Neustart des LHC: das Higgs-Teilchen und das Standardmodell. essentials. Springer Spektrum, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-11627-9_3
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