Physik in Bonn z.B. Was findet man in dem Proton? Ian C. Brock Phys. Inst., Univ. Bonn 7. November 2001 in Rheinbach “Eine wissenschaftliche Theorie ist nur so gut wie das Experiment, das sie widerlegen kann.” (Heisenberg) Woraus besteht/bestand das Universum? • Der Urknall • Quarks & Gluonen • Kerne entstehen • Atome entstehen •Galaxien entstehen • Leben entsteht 23.02.2010 Ian C. Brock 2 Woraus besteht unsere Welt? von den Griechen bis 1850 10-2 m 1920 10-8 m 10-10 m Atom 1930 1970 10-14 m Atomkern 10-15 m Proton, Neutron < 10-18 m Quarks Ausdehnungsdimension jetzt Zeit 23.02.2010 300 000 Jahre Ian C. Brock 100 s 1s Urknall 3 Wie klein sind 10-18 Meter? 10-9 Meter oder 1/1 000 000 000 Meter oder 1 nm 10-18 Meter oder 1 Meter 10-9 Meter 23.02.2010 1/1 000 000 000 000 000 000 000 Meter oder 0.001 fm Ian C. Brock 4 Wie kann man 10-18 Meter sehen? Der Beschleuniger in Ihrem Wohnzimmer Ein Kreisbeschleuiniger Die Version der Teilchenphysik 6 bis 27 km Umfang 3 km 23.02.2010 Ian C. Brock 5 Ein Teilchenbeschleuniger •Das Deutsche Elektronen Synchrotron DESY in Hamburg •HERA 6,5 km Umfang, 20-30 m unter der Erdoberfläche Ein Blick in den Tunnel 23.02.2010 Ian C. Brock •Proton-Struktur untersuchen, anhand der Elektron-ProtonKollisionen 6 Wie kann man 10-18 Meter sehen? Das ZEUS Experiment bei DESY, Hamburg 23.02.2010 Ian C. Brock 7 Bau eines neuen Detektors •Was verlangt die Physik? •Wie kann man es bauen? •Haben wir die nötigen Ressourcen? 23.02.2010 Ian C. Brock 8 Bau eines neuen Detektors Man nimmt 11000 Strohhalme, spannt jeden mit einem Draht und legt 2000 V an! 23.02.2010 Ian C. Brock 9 Das Innenleben des Protons – auf dem ersten Blick  Ein Proton besteht aus 3 Quarks    23.02.2010 2 Up Quarks 1 Down Quark 50% des Impulses von Klebemittel (Gluonen) getragen Ian C. Brock 10 Das Innenleben des Protons – mit „HERA-Brillen“    23.02.2010 Ian C. Brock Ein Proton ist viel komplizierter! Einige hundert Quarks und Gluonen Je genauer man hinschaut, je mehr Gluonen (und Quarks) sieht man 11 Ein paar Fragen der Physik       Woraus bestehen wir? Welche sind die fundamentalen Teilchen? Welches sind die Kräfte, die alles zusammenhalten? Woher kommen wir? Wohin gehen wir? Gibt es eine einfache, einheitliche Beschreibung für das Ganze? 23.02.2010 Ian C. Brock 12