Standardmodell
 

Hi alle zusammen!
Mein Sohn hat mich drauf gebracht, meine Quantenbegeisterung endlich einem Forum mitzuteilen, um nicht ihn ständig zu nerven. Er studiert übrigens Biologie und wird sicher bald mit dem Thema konfrontiert, aber was solls :)!

Vielen Dank, dass mir wer zuhört. Also es ist so: Ich beschäftige mich mit diesem Teilchen-Salat schon lange, aber habe jetzt irgendwie den Faden verloren, was so der neueste Stand ist.
Ich habe (lang ists her) in Innsbruck Experimentalphysik für ein paar Semester studiert, neben Meteorologie. Für eines der Studienrichtungen musste ich mich dann doch entscheiden und so wurde es das Wetter. Ich arbeite als Prognostikerin nun schon fast 20 Jahre.

So, aber die Physik, jetzt halt klarerweise die Quantenphysik hat mich nie richtig losgelassen (hab sogar beim Zeilinger eine Prüfung gemacht damals). Ein ehemaliger Professor gibt mir nun die Möglichkeit, mit Studenten im Herbst zum CERN mitzufahren. Super, aber ich hab ein wenig Angst, weil ich etwas weg bin von der Materie - also rein mathematisch. Ich möchte nicht dumm da stehen, vielleicht kann mir jemand von euch das mit dem Standardmodell bzw. der Quantenfeldtheorie nochmals einleuchtend erklären, vor allem, was aktuell so Sache ist.

Danke Euch!

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Hallo und willkommen im Forum!

Ich selber kenne mich mit Quantenmechanik nur mäßig aus, aber wir haben hier einige Mitglieder, die da fit sind. Hast du konkrete Fragen? Mal alles eben so zu erklären könnte nämlich ein bisschen umfangreich werder. ;)

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Am meisten Eindruck schindet man wenn man gute Fragen stellt, z.B. so "nicht schlecht, aber sagen Sie mal was soll der ganze Quark hier? Ich mein kann man so ein Hicks-Proton nicht auch irgendwie einfacher finden?" und dann so mit dem Kopf schütteln und "man,man,man" flüstern

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Genau :confused:

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Wenn da normale Studenten dabei sind, haben sie von Quantenfeldtheorie sicher kaum Ahnung. Zumindest zu meiner Zeit war das nicht Pflichtstoff, ich habe das in Spezialvorlesungen, Seminaren und letztlich während meiner Diplomarbeit gelernt.

Am CERN geht es um Experimente. Ja, sie haben natürlich eine Theoriegruppe, aber die meisten Physiker arbeiten an der Konstruktion und dem Betrieb des Beschleunigers LHC und der Experimente ATLAS, CMS und LHCb sowie ALICE. Da spielen noch viele andere Fachrichtungen einschließlich von Simulationen und numerischen Modellen eine Rolle. Viele dieser Physiker verstehen die Quantenfeldtheorie ebenfalls nur ansatzweise.

Wenn du dich schon früher mit dem Standardmodell und der Phänomenologie befasst hast, dann ist die positive Nachricht für dich, dass alles so ist, wie es war! Das Standardmodell ist insofern abgeschlossen, als die elementaren Bausteine, die ca. bis in die Siebziger postuliert wurden, tatsächlich experimentell nachgewiesen wurden, zuletzt 2012 das Higgsboson, zuvor 2000 das tau-Neutrino sowie 1995 das top-Quark. Darüberhinaus sind in den bisher experimentell zugänglichen Energiebereichen keine Abweichungen vom Standardmodell entdeckt worden; theoretische Vorhersagen und experimentelle Befunde stimmen im Rahmen der Fehler überein. Das ist angesichts der mathematischen Komplexität des Modells ein enormer Erfolg.

Wenn du das CERN besuchst, darfst du nicht vergessen, dass man dort Hochenergiephysik betreibt, um zu den kleinsten Bausteinen der Materie vorzudringen. Ein ganz anderer Bereich der Physik, der jedoch mit dem Standardmodell ebenfalls zusammenhängt, wird dort kaum betrachtet. So kann man z.B. die Massen von Protonen, Neutronen u.a. derartiger Teilchen mittels aufwändiger Methoden aus der fundamentalen Theorie am Computer berechnen. Dies ist ebenfalls ein erstaunlicher Erfolg des Standardmodells, hier speziell der Quantenchromodynamik.

Die schlechte Nachricht ist, dass alles so ist, wie es war! Das Standardmodell ist insofern nicht abgeschlossen, als wir absolut keine Begründing dafür haben, warum genau dieses Modell realisiert ist. Warum genau diese Felder bzw. Teilchen mit genau diesen Massen und Ladungen? Warum genau diese Symmetrien und keine anderen? Warum passt all das so präzise zusammen? Man kann prinzipiell unendlich viele derartige Theorien konstruieren ...

Es gibt natürlich Hinweise auf Physik jenseits des Standardmodells: Dass der recht komplexe Zoo von Feldern so prima zusammenpasst und die resultierende Theorie auch bestimmte mathematische Konsistenzbedingungen erfüllt, deutet daraufhin, dass es ein zugrundeliegendes Prinzip geben muss, aus dem diese Felder folgen; das erinnert an den Atombau oder die Atomkerne. Die Tatsache, dass Neutrinos Masse haben und demzufolge Neutrinooszillationen vorkommen, bei denen sich Neutrinos ineinander umwandeln, ist im Rahmen des Standardmodells nicht erklärbar; letzteres sagt masselose Neutrinos voraus, der Mechanismus zur Masseerzeugung ist nicht verstanden; der Higgsmechanismus in seiner einfachsten Form ist es nicht.

Am LHC wird nach Hinweisen auf Physik jenseits des Standardmodells gesucht. Insbs. die sogenannte Supersymmetrie wurde erdacht, um bestimmte mathematische Zusammenhänge einfacher zu erklären und um gewisse mathematische Probleme des Standardmodells zu lösen. Außerdem ist die Supersymmetrie integraler Bestandteil der Superstringtheorie, aus der grundsätzlich Modelle vergleichbar dem Standatdmodell abgeleitet werden können. Allerdings beobachtet man in der Natur keine Supersymmetrie, d.h. man muss Mechanismen zu ihrer Brechung einführen. Daraus folgt wiederum ein enormer Zoo möglicher Theorien, wobei die einfacheren aufgrund der Experimente am LHC sämtlich ausgeschlossen werden können. Damit ist die ursprüngliche Idee einer eleganten Lösung diverser Probleme in eine echte Sackgasse geraten, die verbleibenden Mechanismen sind komplex, hässlich, und werfen mehr Fragen auf als sie beantworten (wobei nicht alle Physiker diese Meinung teilen).

Literatur zu empfehlen ist schwierig; du musst selbst sehen, mit welchen Texten du gut klarkommst. Ein Fachbuch zur Teilchenphysik würde ich dir zunächst nicht empfehlen; evtl. kannst du in einer Bibliothek mal eines einsehen und entscheiden, ob du mit der Mathematik klarkommst. Wenn nicht, dann ist dasauch nicht so schlimm. Von Fachbüchern zur Quantenfeldtheorie würde ich dir abraten! Das ist in etwa so, wie wenn du wissen willst, wie morgen das Wetter wird und deswegen beginnst, Meteorologie zu studieren.

Ich würde dir als Einstieg u.a. zu einigen Seiten in der englischen Wikipedia raten. Damit kannst du dir einen Überblick verschaffen und dazu natürlich gerne Fragen stellen. Versuche nicht, jedes Detail zu verstehen und jedem einzelnen Link nachzugehen.

https://www.teilchenphysik.de/teilch...index_ger.html
https://www.weltderphysik.de/gebiet/...n/experimente/
https://www.weltmaschine.de/physik/s...eilchenphysik/
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Standard_Model

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Du nimmst doch wohl den Eröffnungthread nicht für bare Münze

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Zunächst mal antworte ich auf einen Beitrag. Für bare Münze nehme ich dann die Antwort auf meinen Beitrag :-)

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Hallo windpferd,

wann in etwa ist denn der Besuch? Falls Aufnahmen erlaubt sind, wäre es toll, wenn du diese hier per Link teilen würdest.

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Völlig daneben der Beitrag. Kein Wunder, dass von "windpferd" nichts mehr kommt.

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Mein Beitrag ist der Passendste :)