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Phänomenologie
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Unser derzeitig bewiesenes Wissen über die Elementarteilchen und ihre
Wechselwirkungen spiegelt sich im sog. Standardmodell der
Elementarteilchenphysik wider. Das Standardmodell ist im Prinzip eine
einzige mathematische Formel, dessen letzte fehlende Komponente das sog.
Higgs-Teilchen ist. Die Suche nach dem Higgs-Teilchen, insbesondere die
Bestimmung seiner Masse, ist daher eine der vordringlichsten
Fragestellungen in der Phänomenologie. Darüber hinaus gibt es weitere
theoretische Gründe, nach erweiterten Modellen, also 'jenseits des
Standardmodells', zu suchen. In diesen Modellen sind dann
typischerweise sehr viel mehr unbekannte Parameter enthalten.
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Die Arbeit des Phänomenologen besteht darin, die konkreten Vorhersagen
eines vorgegebenen Modells zu berechnen, um diese dann mit
experimentellen Messwerten zu vergleichen. Hauptsächlich werden dazu
Beschleunigerexperimente genutzt, z.B. der Large Hadron Collider (LHC)
am CERN.
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Die Arbeitsweise des Phänomenologen gleicht in gewisser Weise einem
Detektivspiel: welche Observable haben die größte Sensitivität auf einen
gesuchten Parameter, z.B. die Higgs-Masse? Wie kann man Eigenschaften
eines unbekannten Teilchens am besten messen? Wie kann man
experimentell verschiedene Modelle voneinander unterscheiden? Die Liste
der Fragen lässt sich beliebig erweitern und neue Antworten werfen neue
Fragen auf.
Einige Themen der aktuellen Forschung:
- Elektroschwache Theorie: Präzisionstests, Higgs-Physik, CP-Verletzung.
- Quantenchromodynamik: Jetphysik, nicht-perturbative Probleme, Renormalonen, Hadron-Spektroskopie
- Jenseits des Standardmodells: Supersymmetrie, exotische Teilchen
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