Schlagwort: Teilchenphysik

Quantenfeldtheorie

Auf diesem Gebiet bin ich kein Experte. Als Doktorand saß ich viel im Zug zwischen Hamburg und Freiburg im Breisgau. So nutzte ich die Zeit dort, in Büchern über die Quantenfeldtheorie zu lesen. Elementarteilchen sind sehr klein und sehr schnell. Als Konsequenz braucht man sowohl die Quantenmechanik als auch die Spezielle Relativitätstheorie. Aus einer solchen Zusammenführung ist die Quantenfeldtheorie entstanden. Es ist keine vollkommene Theorie, weil einige Integrale divergieren, die man zu regularisieren und renormieren hat. Sehr unschön! Man glaubt deshalb, dass die Quantenfeldtheorie noch nicht das letzte Wort sein wird. Ein Buch, das ich besonders gut fand, ist:

ME Peskin and DV Schroeder: An Introduction to Quantum Field Theory

 

Der Griffiths

Als Student fand ich ein Buch über die Teilchenphysik so toll:

David Griffiths: Introduction to Elementary Particles

Damals war es in der ersten Auflage erhältlich. Was ist so gut an diesem Werk? Es ist geeignet für Masterstudenten, weil so vieles erklärt wird, was andere Bücher stillschweigend voraussetzen. Man bekommt eine Einführung in die spezielle Relativitätstheorie und die Tensornotation. Man versteht, was mit ko- und kontravariant gemeint ist. Die Diracgleichung wird gelöst und das Rechnen mit Gammamatrizen geübt. Die Feynmanregeln für QED, QCD und die elektroschwache Wechselwirkung werden postuliert und Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten berechnet. Schleifen (loops) wurden weitgehend ausgespart, aber das sind mathematisch sehr tiefe Gewässer. Es wird gezeigt, wie color factors zu bestimmen sind. Und endlich verstand ich, wozu die Luminosität gebraucht wird: Ereignisrate gleich Wirkungsquerschnitt mal Luminosität.

Feynman

In meiner Zeit als Teilchenphysiker war Richard Feynman mein Held. Nicht nur dass er die Feynman-Diagramme eingeführt hatte, die die Hochenergiephysik so viel begreiflicher machten. Er hatte auch viel Humor. In einer Zeit, in der mir wenig zum Lachen zumute war, las ich sein Buch „Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman!“ und ich fand es wunderbar, was ein neugieriger, intelligenter Charakter alles erleben kann. Später las ich die Biographie von Jagdish Mehra „The Beat of a Different Drum“. Der Titel spielt auf Feynmans Originalität und Trommelbegeisterung an. In einem Nachruf wurde er bezeichnet als „a physicist’s physicist“, als ein Physiker durch und durch. Manche mögen ihn für arrogant gehalten haben, aber seien wir ehrlich: Die allermeisten Menschen überschätzen ihre Intelligenz 😉

 

Jets in der QCD

Was sind Jets? Was ist die QCD?

Das anschauliche Bild eines Jets ist ein Teilchenbündel, das bei der Kollision zweier Teilchen in einem Beschleunigerexperiment entsteht. (Es können mehrere Jets entstehen.) Die Quantenchromodynamik (QCD) wiederum ist die physikalische Theorie dazu. Sie postuliert, dass eine bestimmte Klasse von Teilchen, die Hadronen, aus Quarks und Gluonen bestehen. Wenn ein Quark oder Gluon aus einem Hadron gestreut wird, kann ein Jet erzeugt werden. Es ist noch nie ein Quark oder Gluon als freies Elementarteilchen beobachtet worden und die QCD behauptet, dass dies nicht möglich sei. Wenn nun ein Quark oder Gluon gestreut wird, so entstehen sehr schnell neue Teilchen, die beobachtbar sind und als Bündel/Jet betrachtet den Impuls des gestreuten Elementarteilchens haben. Die genaue Definition eines Jets ist nicht trivial und es werden ausgefeilte Algorithmen zu seiner konkreten Bestimmung verwendet.

Warum sind Jets interessant für Physiker?

Mit ihrer Hilfe lassen sich Rückschlüsse auf den fundamentalen Prozess machen, ohne dass man ein Quark oder Gluon als freies Teilchen gemessen haben muss.