Der Physik Nobelpreis 2006

John C. Mather (links) und George Smoot (rechts).

1.Vorlesung Teilchenphysik

WiSemester 06/07Michael Kobel

Die Sonne

Wie lange braucht Licht(Photonen) vom Inneren zur Oberfläche der Sonne?

A: 2 Sec

B: 8 Min

C: 12 Monate

D: 100.000 JahreD: 100,000 Jahre

Der „Klang“ des Universums

380,000 Jahre nach dem Urknall:Das Universum wird durchsichtig

13,3 Milliarden Jahre später

COBE

13.700.000.000 Jahre 80 Jahre

Wenn das Universum heute 80 Jahre wäre…

Das Universum ist 80. „Hat“ seit 5 Stunden Homo Sapiens

Ein Neugeborenes,19 Stunden alt.

Erste Schritte mit 13 Monaten

Schulanfang mit 6 Jahren

WMAP 2003

Cobe 1994

Der Kosmische Mikrowellenhintergrund: Ein Baby Photo

• Winzige Temperaturschwankungen: T=2,73 K +- 0,00002 K• “heiße” und “kalte” Flecken = “dichte” und “dünne” Gebiete • genau wie bei Schall Klang des Universums

WMAP Nach Abzug unserer Milchstraße

Entwicklung der Dichtefluktuationen

Die Obertöne des Kosmischen Klangs• Das Ohr hört an Obertönen:

• Art des Instruments• geübtes Ohr: Bauweise

Astrophysiker erkennen an den Ober“tönen“:

•„Form“ des Universums

• Zusammensetzung

Schallwellen messen die Geometrie

Kenne T(380.000 Jahre) und Dichte berechne

)()( FrequenzTυ (Dichte)Geometrie

Geometrie = „Form“ des Universums

flach

negativ gekrümmt

positiv gekrümmt

bestimmt durch seinen gesamten Energieinhalt = Masseninhalt

allgemeineRelativitäts-theorie

bekannter Maßstab

- neg. gekrümmt- flach- pos. gekrümmt

13,3

Mrd

. Li

chtja

hre

Totaler Masseinhalt flat

= 1,01 +- 0,02

3.Atomare Materie als Randerscheinung

Beiträge zur Gesamtenergie

atomare Materie (p,n,e): AM

Sterne, Planeten, Gaswolken, Schwarze Löcher,…-- dämpft den ersten „Oberton“-- verstärkt den zweiten „Oberton“

nichtatomare „dunkle“ Materie (…): DM Ungebundene Elementarteilchen, schwach wechselwirkend -- verstärkten den zweiten „Oberton“

„dunkle“ Energie: VAC

„kosmologische Konstante“ „Vakuumenergie“ unverdünnbar

meinegrößteEselei

=AM+ DM + VAC= 1

Bauweise des Universums • Mikrowellen Hintergrund

+ Supernovae + Element Häufigkeit 5% atomare Materie AM22% nichtatom. Materie DM 73% „dunkle Energie“ VAC

insgesamt flach (

Die Ruhemassen der Bausteine

4

1300

174000

8

150

4200

0,5

1061777

1E-10

0,0000000090,00000005

1E-121E-111E-101E-091E-081E-07

0,0000010,000010,00010,0010,010,1

110

1001000

10000100000

1000000

0 1 2 3 4

Familie

Mas

se (

MeV

/c²)

Up Type

Down Type

Lepton +/-

Neutrino

Überdecken Faktor > 2x1013 !

?

3x105

2x1013

16

Untersuchung der Neutrinomassen

im Kontrast zu ...Rotationsgeschwind.der Sterne um dasGalaxienzentrum

Viele weiter Hinweise auf Dunkle Materie:z.B. Rotationsgeschwindigkeit der Planeten um die Sonne

neue unbekannte Teilchen nötig, ca. 3000 / m³ auch hier im Raum!

Neutrinos könnten höchsten 4% Dunkle Materie erklären (wahrsch. viel weniger)

Diese Vorlesung

• Was sind die eigentlichen elementaren Bausteine der 5% atomaren Materie?

• Durch welche Kräfte werden sie zusammengehalten?

• Wie entstehen und zerfallen sie?

• Das „Standardmodell der Elementarteilchen“

170 Universitäten undInstitute aus 35 Ländern

You are here…

Ab 2008: ATLAS Experiment, CERN, Genf mögliche Entdeckung der neuen „dunklen“

Materieteilchen!

Und später vielleicht: Schwarze Löcher?

• HEUTE: 16:40, Physikgebäude, Hörsaal C213DRESDNER PHYSIKALISCHES KOLLOQUIUM

• Gerard `t Hooft, Utrecht (*1946)(Nobelpreis 1999 für den Beweis der mathematischen Konsistenz der „Standard-Modell“-Theorie der Elementarteilchen; Doktorarbeit, 1972)

„Black Holes in Particle Physics“