Glossarium

Hier können Sie Ihnen unbekannte Begriffe nachschlagen. Für Wörter in Kursivschrift befindet sich ein eigener Eintrag im Glossarium. Die Seitenzahlen deuten auf die Textstelle hin, an der der Begriff erklärt wird.

Antiteilchen: Ein Antiteilchen stimmt in vielen Eigenschaften mit dem entsprechenden Teilchen überein, mit Ausnahme einiger Quantenzahlen wie z.B. die Ladung und die Baryonenzahl, die genau entgegengesetzte Werte haben.

Barn: Einheit des Wirkungsquerschnittes: 1 barn = $10^{-24} cm^2$ .

Baryonen: Sammelname für alle Hadronen die Fermionen sind (d.h. 3-Quark-Zustände) und eine Masse $\geq m_p$ haben.

Beschleuniger: Ein Instrument, das die kinetische Energie geladener Teilchen erhöht. Beschleunigt werden können stabile Teilchen wie Elektron, Proton und Ionen.

Bhabha-Streuung: Elastische Streuung $e^+e^- \rightarrow e^+e^-$, benannt nach dem indischen Physiker Bhabha.

Born'sche Näherung: Prozess niedrigster Ordnung, d.h. ohne Strahlungskorrekturen.
(Born-Wirkungsquerschnitt)

Boson: Jedes Teilchen ist entweder ein Boson oder ein Fermion. Bosonen sind Teilchen mit ganzzahligem Spin. Sie gehorchen der Bose-Einstein-Statistik. Die Träger der fundamentalen Wechselwirkungen sind alle Bosonen.

Breit-Wigner-Resonanz: Mathematische Beschreibung eines Resonanzzustandes.

Bremsstrahlung: Die Strahlung (Photonen), die von geladenen Teilchen im elektromagnetischen Feld abgegeben wird.

CERN: (European Laboratory for Particle Physics) Europäisches Zentrum für Elementarteilchenphysik in Genf.

Colour: siehe Farbe

Confinement: Beschreibt die Tatsache, dass Quarks nicht als freie Teilchen existieren.

DESY: (Deutsches Elektronen SYnchrotron) Deutsches Zentrum für Elementarteilchenphysik in Hamburg.

Driftkammer: Detektor zur Messung der Trajektorie geladener Teilchen.

Eichbosonen: Vektorbosonen, die die Träger der fundamentalen Kräfte zwischen den fundamentalen Fermionen sind. Wir kennen 5 Eichbosonen: Gluonen (es sind verschiedene Farbkombinationen möglich), das Photon, $W^+, W^-$ und $Z^0$.

Elektromagnetische Wechselwirkung: Die langreichweitige Kraft, die zwischen elektrischen Ladungen, Strömen und Magneten wirkt. Träger der Kraft ist das Photon.

Elektron: Spin 1/2 Fermion. Das leichteste der geladenen Leptonen. Es hat nur 1/1836 der Masse eines Protons. Siehe auch Particle Data Book.

Elektroschwache Wechselwirkung: Eine fundamentale Wechselwirkung. Vereinigung der elektromagnetischen und der schwachen Wechselwirkung.

Elementarteilchen: Ein Teilchen, das nicht in andere Teilchen zerlegt werden kann. Nach unserem gegenwärtigen Verständnis sind Quarks, Leptonen und die Eichbosonen elementar.

Farbe: Name für eine dreiwertige Quantenzahl der Quarks und Gluonen. Es gibt drei Farben (rot, grün, blau). Antiquarks tragen Antifarben.

Fermion: Alle Teilchen sind entweder Fermionen oder Bosonen. Fermionen sind Teilchen mit halbzahligem Spin. Sie gehorchen der Fermi-Dirac-Statistik. Die fundamentalen Bausteine (Quarks und Leptonen) sind alle Fermionen.

Feynman-Diagramme: Diagramme, die von Feynman zur Beschreibung der Mechanismen der elementaren Wechselwirkung eingeführt wurden. Dazu gehören entsprechende Rechenregeln.

Flavour: (engl. Geschmack) Ein Term zur Beschreibung der Art eines Quarks (up, down, strange, charm, bottom oder top)

Fragmentation: Der Prozess, in dem aus farbigen Quarks und Gluonen Bündel von farblosen Teilchen werden.

Fundamentale Wechselwirkungen: Zu diesen zählen die starke Wechselwirkung, die elektroschwache Wechselwirkung und die Gravitation.

Geladener Strom: Der Teil der elektroschwachen Wechselwirkung, der durch den Austausch von $W^{\pm}$-Eichbosonen beschrieben wird.

GeV (Giga-elektronen-Volt): $10^9 eV = 1.6 \cdot 10^{-10} J$

Gluon: Masseloses Vektorboson, das die starke Wechselwirkung vermittelt. Es gibt 8 verschiedene Gluonen mit Farbe und Antifarbe. Siehe auch Particle Data Book.

Gravitation: Eine langreichweitige Kraft, die auf alle Teilchen wirkt. Sie ist jedoch so schwach, dass sie nur bei makroskopischen Objekten eine Rolle spielt.

Graviton: Das hypothetische masselose Boson, das als Träger der Gravitation dient.

GROPE: Graphic Reconstruction of OPal Events. Computerprogramm zur Datenauswertung.

GUT: (Grand Unified Theories): Ein mathematischer Formalismus zur Vereinigung aller fundamentalen Wechselwirkungen.

Hadronen: Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterliegen. Dazu gehören die Mesonen und die Baryonen. Bausteine dieser Teilchen sind Quarks und Antiquarks.

Helizität: Projektion des Spins auf die Impulsrichtung.

Higgs-Boson: neutrales Spin-0 Teilchen mit einer Ruhemasse von $125.25$ GeV welches 2012 entdeckt worden ist und aufgrund des Higgs-Mechanismus dafür veratwortlich ist den Eichbosonen $W^{\pm}, Z^0$ und anderen Teilchen Masse zu geben.

Higgs-Kibble-Mechanismus: Ein Mechanismus, der durch die Existenz des Higgs-Bosons (Spin-0 Teilche) Teilchen Masse gibt, ohne die Eich-Symmetrie der Grundgleichungen des Systems zu verletzen.

Isospin: Mathematischer Formalismus analog zum Spin, jedoch nicht in Bezug auf die elektrische, sondern auf die starke bzw. schwache Ladung.

Jet: Bündel von Teilchen, die ungefähr in dieselbe Richtung fliegen, entstehen durch Fragmentation.

JET-Kammer: Große Driftkammer (z.B. bei OPAL).

JupyterLab: Computerprogramm zur Datenauswertung anhand von Notebooks welche aus Text- und Python-Blöcken bestehen.

Kalorimeter: Ein einlaufendes Teilchen gibt in einem Kalorimeter einen Teil seiner Energie in Form einer Kaskade ab. Mit Hilfe des Kalorimeters lässt sich die Energie mancher Teilchen messen.

Kopplungskonstante: Ein Maß für die Stärke einer Wechselwirkung. Die Kopplungskonstanten der Eichtheorien sind nicht konstant, sondern hängen vom Impulsübertrag ab.

Kosmische Myonen: hochenergetische Myonen, die aus der Wechselwirkung der kosmischen Strahlung mit der Atmosphäre stammen; führen zu Untergrundereignissen.

LEP: (Large Electron-Positron storage ring) $e^+e^-$ Speicherring am CERN (bis 2000).

Lepton: Spin 1/2 Fermion. Eines der (bisher bekannten) sechs Elementarteilchen, auf die die schwache, aber nicht die starke Kraft wirkt. Sammelname für das Elektron, das Myon und das Tau-Lepton, sowie die entsprechenden Neutrinos. Siehe auch Particle Data Book.

Luminosität: Ein Begriff, der eingeführt wurde, um die Intensität der Wechselwirkung eines Speicherrings zu beschreiben. Je höher die Luminosität, desto höher die Wechselwirkungsrate.

Mandelstam-Variable: Dient zur Beschreibung von Wechselwirkungen.

Mesonen: Bosonen, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen. Bilden zusammen mit den Baryonen die Hadronen.

Myon: Spin 1/2 Fermion. Ein geladenes Lepton wie das Elektron, aber ungefähr 200 mal schwerer. Siehe auch Particle Data Book.

Neutraler Strom: Der Teil der schwachen Wechselwirkung, der durch den Austausch von $Z^0$-Eichbosonen beschrieben wird.

Neutrino: Spin 1/2 Fermion. Eines der drei ungeladenen, masselosen (soweit bisher bekannt) Leptonen, jedes assoziiert zu einem geladenen Lepton. Auf die Neutrinos wirkt nur die schwache Kraft.

Neutron: Ein ungeladenes Hadron mit einer Masse ungefähr der der Proton-Masse. Wie das Proton ist es aus drei Quarks (udd) aufgebaut.

OPAL: (Omni-Purpose-Aparatus for LEP) Name eines der vier Experimente bei LEP. Die anderen hießen ALEPH, DELPHI und L3.

Paritätserhaltung: Zu jedem in der Natur vorkommenden Prozess muss auch dessen spiegelbildlich aufgebauter Vorgang realisiert sein.

Partieller Wirkungsquerschnitt: Wirkungsquerschnitt für eine Wechselwirkung mit einem speziellen Endzustand.

Peak: engl. Spitze. Gemeint ist das Maximum des Wirkungsquerschnittes in Abbildung 2.2, d.h. die Schwerpunktsenergie ist gleich der $Z^0$-Masse.

Photon: Ein masseloses Spin-1 Boson, das der Träger der elektromagnetischen Kraft ist. Die elektromagnetische Strahlung besteht aus Photonen.

Positron: Das positiv geladene Antiteilchen des Elektrons.

Proton: Ein positiv geladenes Hadron. Das leichteste der Baryonen ist aus drei Quarks (uud) zusammengesetzt und ist Baustein aller Atomkerne.

QCD: (Quanten-Chromo-(-Farb-)Dynamik): Theorie der starken Wechselwirkung. Beschreibt die Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen mit Hilfe des Farbfeldes.

QED: (Quanten-Elektro-Dynamik): Theorie der elektromagnetischen Kraft. Beschreibt die Wechselwirkung von geladenen Teilchen im elektromagnetischen Feld.

Quarks (Antiquarks): Spin 1/2 Fermionen. Die sechs verschiedenen Quarks (verschiedene Flavours) und ihre Antiquarks tragen die elektrische Ladung 1/3 e bzw. 2/3 e. Sie existieren nicht als freie Teilchen, sondern werden durch die starke Wechselwirkung als Quark-Antiquark-Paar (Mesonen) oder als Drei-Quark-Zustände (Baryonen) gebunden. Jedes Quark hat noch drei Freiheitsgrade (Farbe). Siehe auch Particle Data Book.

Radiative Return: Durch Bremsstrahlung im Anfangszustand fällt die effektive Schwerpunktsenergie auf die $Z^0$-Masse und der Wirkungsquerschnitt erhöht sich.

Reelle Photonen: Nur reelle Photonen können unabhängig von ihrer Quelle werden. Sie erfüllen die Bedingung $E^2 = m^2 + \vec{p}^2$. Da die Photonen keine Masse haben, sind Impuls und Energie gleich.

ROOT: Computerprogramm zur Datenauswertung

Schwache Wechselwirkung: Eine schwache, kurzreichweitige Kraft, die auf alle Teilchen Quarks und Leptonen wirkt. Sie ist verantwortlich für den Zerfall von vielen Teilchen (z.B. Neutron $\beta$-Zerfall). Sie wird durch die $W^\pm$ und $Z^0$-Eichbosonen vermittelt.

Speicherring (collider): Ein Kreisbeschleuniger, in dem Teilchenpakete für einige Zeit entgegengesetzt umlaufen und an bestimmten Wechselwirkungszonen zur Kollision gebracht werden.

Standardmodell: Die kombinierte Theorie der starken, elektromagnetischen und schwachen Kräfte. Das Standardmodell beschreibt alles, was wir über Kern- und Teilchenphysik wissen.

Starke Wechselwirkung: Eine kurzreichweitige Wechselwirkung, die stärkste aller fundamentalen Wechselwirkungen. Sie wirkt auf Quarks und Gluonen, d.h. auf alle aus Quarks aufgebauten Teilchen (Hadronen), aber nicht auf Leptonen. Sie wird durch die QCD beschrieben. Träger der Kraft sind die Gluonen.

Supersymmetrie: Gängige Theorie für die große Vereinheitlichung (GUT).

Synchrotron Strahlung: Elektromagnetische Strahlung, die von geladenen Teilchen abgestrahlt wird, wenn sie abgelenkt werden, wie z.B. in einem Ringbeschleuniger (z.B. LEP).

Tau-($\tau$)-Lepton: Spin 1/2 Fermion. Das schwerste der bisher entdeckten Leptonen. Siehe auch Particle Data Book.

Teilchenphysik: Ziel der Teilchenphysik ist die Untersuchung der subnuklearen Teilchen, sowohl elementarer als auch zusammengesetzter, und der Kräfte, die ihre Wechselwirkung beschreiben.

Thrust: $\max_{\theta} \frac{\sum_{i=1}^{NCharged}\vert\vec{p_i}\vert\cdot\vert\vec{n}(\theta,\phi)\vert} {\sum_{i=1}^{NCharged}\vert\vec{p_i}\vert}$  , dabei ist $\vec{n}$ ein Einheitsvektor, der die Richtung der Thrustachse angibt und $\vec{p_i}$ sind die Impulse aller beteiligten Teilchen. In guter Näherung beschreibt dabei die Thrustachse die Fluglinie der beiden primären Fermionen.

Totaler Wirkungsquerschnitt: Der Wirkungsquerschnitt für eine Wechselwirkung, integriert über alle möglichen Endzustände.

Vektorbosonen: Bosonen mit Spin 1. Zu diesen Teilchen gehören die Eichbosonen.

Vektormesonen: Hadronen mit Spin-Parität $J_P=1^-~~~.$

Vertex: Wechselwirkungspunkt. Bei LEP unterscheidet man den primären Vertex der $e^+e^-$-Reaktion und sekundäre Vertices aus dem Zerfall instabiler Teilchen oder konvertierter Photonen.

Virtuelle Photonen: Virtuelle Photonen können zeitartig (E$>$p) oder raumartig (E$<$p) sein. Sie können (im Gegensatz zu reellen Photonen) als quasifreie Teilchen nur für die Zeit, die durch die Unschärferelation gegeben ist, existieren. Sie sind Träger der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen.

Virtuelle Teilchen: Alle Teilchen, bei denen $E^2\neq m^2+\vec{p}^2$ gilt und die daher nur für die durch die Unschärferelation erlaubte Zeit existieren dürfen.

$W^\pm$-Bosonen: Die beiden schweren Spin-1 Bosonen, die die Träger des geladenen Stromes der schwachen Wechselwirkung sind.

Wechselwirkung: Prozess, bei dem zwischen zwei Teilchen nur Energie und Impuls ausgetauscht wird (elastische Streuung) oder Teilchen erzeugt oder vernichtet werden (inelastische Streuung).

Weinberg-Winkel: Parameter der elektroschwachen Wechselwirkung. Beschreibt die Mischung zwischen den beiden Kopplungen des neutralen Stromes.

Wirkungsquerschnitte: Die Fläche, die als quantitatives Maß für die Wahrscheinlichkeit dient, dass zwei Teilchen wechselwirken.

$Z^0$-Boson: Schweres Spin-1 Boson, Träger des neutralen Stromes der elektroschwachen Wechselwirkung.