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Phänomenologie

Welche Vorhersagen lassen sich mit theoretischen Modellen treffen?

Unser gesichertes Wissen über die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen spiegelt sich im  Standardmodell der Elementarteilchenphysik wider. Mathematisch beruht das Standardmodell auf einer erstaunlich kompakten Formel. Es wurde in einer Vielzahl experimenteller Tests mit hoher Präzision bestätigt und gilt als eine der am besten überprüften Theorien der modernen Physik.

Das letzte fehlende Teilchen, das aus Gründen der mathematischen Konsistenz des Standardmodells postulierte Higgs-Boson, wurde im Juli 2012 am LHC nachgewiesen. Dieser Erfolg wäre ohne präzise theoretische Vorhersagen nicht möglich gewesen. Daran zeigt sich auch, wie wichtig das Wechselspiel zwischen theoretischer und experimenteller Physik ist.

Dennoch enthält das Standardmodell aus konzeptioneller Sicht einige Schwachpunkte. Um diese zu überwinden, haben Physikerinnen und Physiker viele neue Modelle konstruiert. In diesen erweiterten Modellen sind typischerweise sehr viele unbekannte Parameter enthalten. Jedoch sind auch für sie präzise Vorhersagen wichtig: um sie experimentell sowohl untereinander als auch vom Standardmodell zu unterscheiden – oder ganz ausschließen zu können.

Forschen wie ein Detektiv

Die Arbeit von Phänomenologen besteht darin, die konkreten Vorhersagen eines Modells zu berechnen, um diese dann mit experimentellen Messwerten zu vergleichen. Hauptsächlich arbeiten die Physiker mit Daten aus Beschleunigerexperimenten, wie sie etwa mit dem Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider am CERN durchgeführt werden.

Ihre Arbeitsweise gleicht dabei einem Detektivspiel: Wie kann man ein unbekanntes Teilchen am besten messen? Wie kann man experimentell verschiedene Modelle voneinander unterscheiden? Oder: Welche Messgrößen haben die größte Sensitivität für einen unbekannten Modell-Parameter?

Die Liste der Fragen lässt sich in viele Richtungen erweitern – und jede neue Antwort wirft neue, tiefergehende Fragen auf.

Einige Themen der aktuellen Forschung:

  • Elektroschwache Theorie: Präzisionstests, Higgs-Physik, CP-Verletzung
  • Quantenchromodynamik: Präzisionsrechnungen und deren Automatisierung
  • Jenseits des Standardmodells: Supersymmetrie, exotische Teilchen

Weitere Informationen zur Gruppe "Phänomenologie"

Aktuelle Meldungen

03.08.2016

Mit verschiedenen Experimenten überprüfen Forscher das derzeit gültige Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Außerdem suchen sie nach Phänomenen, die sich jenseits des Standardmodells abspielen – nach "neuer Physik". Grundlage dafür sind theoretische Modelle, die vorgeben, wonach die...

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20.04.2016

Wo liegen die wichtigsten Themen und Trends in der theoretischen Physik? Dieser Frage gehen international renommierte Experten beim Symposium "New Developments in Theoretical Particle Physics" nach. Die Veranstaltung findet vom 18. bis 20. Mai 2016 am Max-Planck-Institut für Physik statt.

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Gruppenmitglieder

Name Funktion Durchwahl www

Bahl, Henning

PhD Student 273

Capozi, Matteo

PhD Student 238

Capozzi, Francesco

Scientist 200

Chen, Long

Scientist 517

Hahn, Thomas, Dr.

Scientist 300

wwwth.mpp.mpg.de/members/hahn/

Heinrich, Gudrun, Dr.

Scientist 284

wwwth.mpp.mpg.de/members/gudrun/

Hessenberger, Stephan

PhD Student 273

Hollik, Wolfgang, Prof. Dr.

Director 395

Ingenhütt, Sebastian

PhD Student 334

Jahn, Stephan

PhD Student 320

Jones, Stephen, Ph.D.

Scientist 317

Kerner, Matthias, Dr.

Scientist 320

Papara, Viktor

PhD Student 407

Pietsch, Cyril

PhD Student 273

Pires, Joao, Dr.

Scientist 238

Schlüsselpublikationen

S. Heinemeyer, W. Hollik and G. Weiglein
Electroweak precision observables in the minimal supersymmetric standard model
Physics Reports 425 (2006) 265
[hep-ph/0412214]
DOI: 10.1016/j.physrep.2005.12.002

T. Hahn, S. Heinemeyer, W. Hollik, H. Rzehak and G. Weiglein

High-Precision Predictions for the Light CP -Even Higgs Boson Mass of the Minimal Supersymmetric Standard Model'

Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 141801
arXiv:1312.4937
DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.141801
 
T. Fritzsche, T. Hahn, S. Heinemeyer, F. von der Pahlen, H. Rzehak and C. Schappacher
The Implementation of the Renormalized Complex MSSM in FeynArts and FormCalc

Comput. Phys. Commun. 185 (2014) 1529

arXiv:1309.1692

doi:10.1016/j.cpc.2014.02.005


S. Borowka, G. Heinrich, S.P. Jones, M. Kerner, J. Schlenk and T. Zirke,
SecDec-3.0: numerical evaluation of multi-scale integrals beyond one loop
Comput. Phys. Commun. 196 (2015) 470

G. Heinrich, A. Maier, R. Nisius, J.Schlenk and J. Winter,
NLO QCD corrections to W+ W- b anti-b production with leptonic decays in the light of top quark mass and asymmetry measurements
JHEP 1406 (2014) 158
arXiv:1312.6659
doi:10.1007/JHEP06(2014)158