Die Elementarteilchenphysik beschäftigt sich mit der Suche nach den kleinsten Bausteinen der Materie und den Kräften, die zwischen ihnen wirken. Unser heutiger Wissensstand wird durch das sog. Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben. In diesem Modell besteht die gesamte Materie aus zwei Arten von Teilchen:
- Quarks (die Bausteine, die z.B. das Proton und das Neutron bilden)
- Leptonen (zu denen u.a. das Elektron zählt)
Zwischen diesen Materieteilchen wirken vier fundamentale Kräfte (Elektromagnetismus, starke und schwache Kraft sowie Gravitation), die durch den Austausch spezifischer Kräfteteilchen vermittelt werden. Unser Bild von den Teilchen und Kräften wird in großen internationalen Forschungslabors, wie z.B. am CERN in Genf, experimentell überprüft und weiterentwickelt. Dazu werden Materieteilchen (z.B. Elektronen und Positronen) mittels Teilchenbeschleunigern bei sehr hohen Energien aufeinander geschossen. In diesen Kollisionen entstehen neue Teilchen, wie sie sonst im Universum nur kurz nach dem Urknall existierten. Die Eigenschaften dieser Teilchen werden mit Hilfe spezieller Detektoren gemessen.
Das Standardmodell wurde in den letzten zwei Jahrzehnten durch zahlreiche Präzisionsmessungen immer wieder bestätigt. Ein wesentlicher Bestandteil konnte bislang aber noch nicht gefunden werden: das Higgs-Boson, das u.a. dafür verantwortlich ist, daß Elementarteilchen eine Masse haben. Die Suche nach dem Higgs wird also in den nächsten Jahren zum Prüfstein für die bestehende Theorie. Eine weitere entscheidende Frage ist, ob Neutrinos eine Masse haben. Aus mehreren - theoretischen - Gründen kann das Standardmodell jedoch nur als ein Aspekt einer umfassenderen Theorie betrachtet werden. Physiker in aller Welt forschen daher fieberhaft nach möglichen Erweiterungen des Standardmodells. Die vielversprechendste stellt hier die Supersymmetrie dar, die eine Symmetrie zwischen Fermionen und Bosonen einführt ...
Links
Österreichische Beteiligung an CERN
CERN Public Pages (where the Web was born)
The Particle Adventure (Particle Data Group)
