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Neue Physik

Der LHC lässt Protonen mit noch nie dagewesener Energie und Häufigkeit kollidieren. Damit ist man am CERN weiterhin auf der spannenden Reise zu neuen Einblicken in das Standardmodell der Teilchenphysik und vor allem auf dem Weg, bisher unbekannte Phänomene zu entdecken.

Als Teil der Suche nach neuen Phänomenen am LHC kannst Du im Z-Pfad das Z' boson entdecken. Dieses Teilchen ist ein schwerer Partner des Z-Bosons und wird von einigen Theorien jenseits des Standardmodells vorhergesagt, die auf der Einführung einer neuen schwachen Wechselwirkung basieren.

Wir wollen uns auf zwei der größten Rätsel in der heutigen Physik konzentrieren: die dunkle Materie (DM) und das Verhalten der Gravitation auf mikroskopischen Größenordnungen.

Aus astronomischen Beobachtungen wissen wir, dass 85 Prozent der Materie im Kosmos sogenannte Dunkle Materie ist. "Normale" Materie (aus Elektronen, Up- und Down-Quarks aufgebaute Atome) macht lediglich fünf Prozent des Inhalts des Universums aus. Populäre Kandidaten für die Dunkle Materie sind sogenannte WIMPs (weakly interacting massive particles). WIMPs werden von der Supersymmetrie, der populärsten Erweiterung des Standardmodells, vorhergesagt.

In Analogie zu den drei anderen fundamentalen Wechselwirkungen sagt man auch für die Gravitation ein Botenteilchen voraus, das Graviton. Während es für die Gravitation keine zufriedenstellende quantenmechanische Beschreibung gibt, bezieht die Superstring-Theorie die Gravitation auf elegante Weise mit ein. Die Vorstellung eines punktförmigen Teilchens wird darin ersetzt durch ausgedehnte Objekte, sogenannte strings, die in einem 10- oder 11-dimensionalen Raum beschrieben werden können - wofür sechs oder sieben Extra-Dimensionen nötig sind.

Gibt es also mehr Raum-Dimensionen als die uns bekannten drei? Dann könnte man am LHC entsprechende Phänomene wie mikroskopische schwarze Löcher oder Gravitonen entdecken!

Mit den Experimenten ATLAS und CMS müsste man diese neuen Phänomene am LHC beobachten und untersuchen können.