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Phänomenologie
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Unser derzeitig bewiesenes Wissen über die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen spiegelt sich im sogenannten Standardmodell der Elementarteilchenphysik wider. Das Standardmodell wird durch eine mathematische Theorie beschrieben, die mittlerweile recht gut experimentell überprüft ist. Die einzige fehlende Komponente ist das sogenannte „Higgs-Teilchen“. Die Suche nach dem Higgs-Teilchen ist daher eine der vordringlichsten Fragestellungen in der Phänomenologie. Darüber hinaus gibt es jedoch Gründe, nach weiteren Modellen jenseits des Standardmodells zu suchen. In diesen erweiterten Modellen sind dann typischerweise sehr viele unbekannte Parameter enthalten.
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Die Arbeit des Phänomenologen besteht nun darin, die konkreten Vorhersagen eines gegebenen Modells zu berechnen, um diese dann mit experimentellen Messwerten zu vergleichen. Hauptsächlich werden dazu Beschleunigerexperimente genutzt, wie sie etwa mit dem Teilchenbeschleuniger LHC am CERN durchgeführt werden.
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Die Arbeitsweise des Phänomenologen gleicht dabei in gewisser Weise einem Detektivspiel: Welche Messgrößen haben die größte Sensitivität auf einen gesuchten Parameter, z.B. die Higgs-Masse? Wie kann man ein unbekanntes Teilchen am besten messen? Wie kann man experimentell verschiedene Modelle voneinander unterscheiden? Die Liste der Fragen lässt sich in viele Richtungen erweitern und jede neue Antwort wirft sogleich neue, tiefer gehende 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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