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Lichtteilchen: Und sie treffen sich doch
DPA

Vor mehr als 80 Jahren behaupteten Physiker kühn: Lichtteilchen könnten entgegen der bisherigen Auffassung sehr wohl kollidieren. Das Kernforschungszentrum Cern liefert nun erste, unabhängig geprüfte Belege dafür.

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Layer_8 15.08.2017, 09:12
1. Naja

"Es könnte sein, dass nicht nur Elektronen und Positronen, sondern auch schwerere, noch unbekannte Teilchen produziert werden. Das nachzuweisen wäre eine revolutionäre neue Physik"

Die Hoffnung stirbt zuletzt. Und das mit den gegenseitig wechselwirkenden Photonen geht in die selbe Klasse wie das Auffinden des Higgs-Bosons. Eine weitere Bestätigung des Standardmodells, welche keine neue Teilchen mehr zulässt.
btw Ich sehe jetzt nicht, was das mit Quantencomputern zu tun haben soll. Erzeugung stabiler Qubits ist was ganz anderes.

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bismarck_utopia 15.08.2017, 10:21
2.

"Die Suche nach Hinweisen auf Lichtteilchen-Kollisionen war ein Nebenprodukt."

Suche als Nebenprodukt? Doch wohl eher die Entdeckung.

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meine Güte 15.08.2017, 10:49
3. Ein Laie!

Bin kein Teilchenphysiker, aber das Thema ist Interessant. Würde mir freundlicherweise, jemand verständlich Erklären, warum die Maschinen und Detektoren so monströs sein müssen. Beim Beschleunigerring verstehe ich das. Für mich liefern die Artikel irgendwie zuwenig Input.

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felisconcolor 15.08.2017, 11:14
4. Im

Zitat von meine Güte
Bin kein Teilchenphysiker, aber das Thema ist Interessant. Würde mir freundlicherweise, jemand verständlich Erklären, warum die Maschinen und Detektoren so monströs sein müssen. Beim Beschleunigerring verstehe ich das. Für mich liefern die Artikel irgendwie zuwenig Input.
Grunde ist das relativ einfach. Man muss sich nur einmal in die Dimensionen eines Atoms bewegen. Wäre der Atomkern so groß wie ein Streichholzkopf dann könnte man in dem Raum bis zur ersten Elektronenschale den Kölner Dom verstecken. Will sagen das was wir als feste Materie im makroskopischen Raum verstehen ist in Wahrheit doch eher ein goßes Nichts mit etwas Material darin. Und jetzt will ich etwas messen / detektieren was diesen leeren Raum eigentlich ohne irgendwo anzustossen durchqueren kann. Was mache ich also ich stelle dem zu messenden Teilen noch mehr Materie in den Weg. Beispiel Einen Fussball kann ich bei 20 Menschen (wenig Materie) auf dem Platz, bei zufälliger Verteilung, von einem Ende zum andren schiessen ohne das ich jemanden treffe. Jetzt kann ich entweder die Masse erhöhen, ich stelle 200 Menschen auf den Platz oder ich mach das "Messfeld" größer indem ich den Fussballplatz 10mal (mit jeweils 20 Menschen drin) hintereinander stelle. Die Wahrscheinlichkeit das ich jetzt jemanden mit dem Fussball (das zu detektierende Teilchen) treffe steigt also um das 10fache. Bei den Energien welche in dem Beschleuniger erreicht werden brauche ich verdammt viel Materie UND viel Messraum um so kleine Teilchen wahrnehmen (Messen) zu können. Ich denke das war die einfachste Art ihre Frage zu erklären.

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Paul Panda 15.08.2017, 11:19
5. Gute Frage

Zitat von meine Güte
...Für mich liefern die Artikel irgendwie zuwenig Input.
Das mit dem zu geringen Output liegt wohl daran, dass die betreffenden Redakteure auch keine Experten auf diesem Gebiet sind und einfach nur Pressemitteilungen abschreiben. übersetzen oder verarbeiten. Und diejenigen, die diese Pressemitteilungen herausgeben, sind betriebsblind können sich oft nicht in die Lage eines Menschen versetzen, der nichts von der Materie versteht. Ein großes und verbreitetes Problem bei der Berichterstattung über technische Innovationen und physikalische Entdeckungen in den Medien. Ihre Frage, warum die Apparate solch große Dimensionen aufweisen, ist berechtigt. Bei Teilchenbeschleunigern sind es die extrem starken Magnetfelder, die erzeugt werden müssen, und die lange Beschleunigungsstrecke - aber Lichtteilchen sollten eigentlich auch im kleinen Labor kollidieren können? Vielleicht sollte man einfach mal zwei Taschenlampen gegeneinander halten und ein paar tausend Jahre abwarten, was passiert (nicht ganz ernst gemeinter Vorschlag!)

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meine Güte 15.08.2017, 11:30
6. Danke!

Denke das ich es vom Grundsatz her verstanden habe.

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Lord Menial 15.08.2017, 11:39
7.

Zitat von felisconcolor
Grunde ist das relativ einfach. Man muss sich nur einmal in die Dimensionen eines Atoms bewegen. Wäre der Atomkern so groß wie ein Streichholzkopf dann könnte man in dem Raum bis zur ersten Elektronenschale den Kölner Dom verstecken. Will sagen ..........
Ist das "so" einfach?
Ich kann herumfliegende Atomkerne (alpha-Teilchen) mühelos in einem Geigerzähler nachweisen, der kleiner ist als eine Schuhschachtel.
Man kann auch Elementarteilchen wie Elektronen etc. mühelos in einer Nebelkammer nachweisen, die nicht größer ist als eine Untertasse.
Die Erklärung für die Größe der CERN-Detektoren muss also eine andere sein als die Größe und die "Leere" der Atome.

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Sothas 15.08.2017, 11:59
8. Warum die Größe:

Zitat von Lord Menial
Ist das "so" einfach? Ich kann herumfliegende Atomkerne (alpha-Teilchen) mühelos in einem Geigerzähler nachweisen, der kleiner ist als eine Schuhschachtel. Man kann auch Elementarteilchen wie Elektronen etc. mühelos in einer Nebelkammer nachweisen, die nicht größer ist als eine Untertasse. Die Erklärung für die Größe der CERN-Detektoren muss also eine andere sein als die Größe und die "Leere" der Atome.
Ich versuche mich hier mal an der Erläuterung der Größe: Letztlich will man eben Teilchen nicht nur nachweisen, sondern sie genau identifizieren und vermessen. Und da reicht dann, insbesondere bei den Energien des LHCs, die einfache Nebelkammer nicht mehr aus.

Grundaufbau von Innen nach außen: Spurdetektor, Kalorimeter, Myonkammern

Der Spurdetektor liegt in einem Magnetfeld und besteht aus mehreren Schichten - von wenige Zentimetern vom Kollisionspunkt bis hin zu ~1m Entfernung. Ionisierende Teilchen sollen hier in jeder Ebene ein Signal hinterlassen, ohne viel Energie zu verlieren. Daraus will man zwei Informationen pro Teilchen: Exakter Ursprungsort sowie den Impuls des Teilchens. Umso größer der Detektor (+ umso mehr Lagen), umso besser lässt sich beides feststellen. Den Ursprungsort will man so genau wie irgend möglich und bei hoch energetischen Teilchen ist das anliegende Magnetfeld (~1-2 Tesla) auch nur zu einer leichten Krümmung der Bahn in der Lage, weswegen hier auch wieder Volumen hilft.

Das Kalorimeter dient nun dazu, alle Teilchen abzustoppen und die Energie genau zu bestimmen. Dazu ist viel Masse nötig (der Hauptteil der Detektormasse ist hier verbaut), da wir hier sehr hochenergetische Teilchen haben.

Das Hauptvolumen sind die anschliessenden Myonkammern. Letztlich gilt hier das gleiche wie für den Spurdetektor - es kommen aber nahezu ausschließlich Myonen (abgesehen von Neutrinos die hier eh nicht messbar sind), die nun noch genauer unter die Lupe genommen werden kann.

Warum steht so etwas nicht in einer Pressemitteilung? Das ist nicht Betriebsblind, sondern gehört da nicht rein. Macht keinen Sinn per Copy Paste jedes mal die Experiment Beschreibung reinzupacken, wenn es diese sowieso online frei verfügbar gibt.

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felisconcolor 15.08.2017, 12:21
9. Hm

Zitat von Lord Menial
Ist das "so" einfach? Ich kann herumfliegende Atomkerne (alpha-Teilchen) mühelos in einem Geigerzähler nachweisen, der kleiner ist als eine Schuhschachtel. Man kann auch Elementarteilchen wie Elektronen etc. mühelos in einer Nebelkammer nachweisen, die nicht größer ist als eine Untertasse. Die Erklärung für die Größe der CERN-Detektoren muss also eine andere sein als die Größe und die "Leere" der Atome.
sie haben nur bedingt Recht. Alpha Teilchchen sind schon ziemlich "fette Dinger" es sind im Grunde Heliumkerne und Elektronen sind im Gegensatz zu den Teilchen die im Cern detektiert werden auch fürchterlich groß. und bei großen Teilchen steigt eben die Wahrscheinlichkeit das sie mit der Materie des Detektors wechselwirken (sprich irgend was treffen und ihre Energie abgeben). Sie können sich das vielleicht so vorstellen. Sie spielen Völkerball mit einem Medizinball (Alphateilchen) oder mit einem Tennisball (Elektron) oder mit einem Reiskorn (Teilchen die man im LHC zu beobchten sucht) und ja es spielen auch noch andere Faktoren eine Rolle die aber die Erkläung als solche nur unnötig kompliziert machen. geladene Teilchen wechselwirken anders als ungeladene Teilchen. Teilchen die wirklich Teilchen sind oder welche nur elektromagnetische Wellen etc. pp aber letztendlich ist es immer das gleiche Problen das zu detektierende Teilch muss genügend Masse "sehen" um gemessen zu werden.

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