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Fachverband Teilchenphysik

Der Fachverband Teilchenphysik wurde 1951 gegründet und zählt derzeit über 2700 Mitglieder.

Die Teilchenphysik erforscht die elementaren Bausteine der Materie und die zwischen ihnen wirkenden fundamentalen Kräfte. Ihre bisherigen Erkenntnisse sind im sogenannten Standardmodell der Elementarteilchenphysik zusammengefasst. Es beschreibt die Eigenschaften der Leptonen und Quarks und die elektromagnetischen, schwachen und starken Kräfte zwischen ihnen. Mathematisch gesehen handelt es sich um eine relativistische Quantenfeldtheorie. Das Standardmodell ist experimentell umfassend und teilweise mit einer Genauigkeit auf Promille-Ebene bestätigt und stellt einen der bedeutendsten Erkenntnisgewinne unserer Zeit dar.

Ein unentbehrliches Element des Standardmodells ist der Higgssektor, der für die Erzeugung der Massen der strukturlosen Elementarteilchen verantwortlich ist. Die Suche nach Higgsbosonen und die genaue Vermessung des Higgsmechanismus sind deshalb Hauptziele des Experimentierprogramms am Large Hadron Collider LHC bei CERN. Mit der Entdeckung des Higgsbosons gelang im Juli 2012 den Experimenten ATLAS und CMS ein entscheidender Durchbruch. Alle bisherigen Messungen bestätigen die Vorhersagen für die Eigenschaften des Higgsbosons im Standardmodell auf eindruckvolle Weise. Die Ergebnisse führten zur Verleihung des Physik Nobelpreises 2013 an Francois Englert und Peter Higgs. 

Die Erfolge des Standardmodells implizieren aber auch neue theoretische und experimentelle Fragestellungen:

  • Gibt es mehrere Higgsbosonen?
  • Was erklärt die Kluft von 17 Zehnerpotenzen zwischen den Energieskalen von elektroschwacher Symmetriebrechung durch den Higgsmechanismus und Gravitation?
  • Gibt es noch unbekannte Teilchen und Symmetrien bei sehr hohen Energien?
  • Gibt es eine Universalkraft, aus der die bekannten fundamentalen Kräfte entspringen?
  • Was ist der Grund für die Existenz dreier Familien von Leptonen und Quarks?
  • Was ist die Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie?
  • Was ist der Grund für die Asymmetrie von Materie und Antimaterie im Universum?
  • Besitzt die Raumzeit mehr als vier Dimensionen?
  • Welche Rolle spielt die Gravitation für die Teilchenphysik?

Die Beantwortung dieser Fragen wird unser Verständnis der Natur und ihrer grundlegenden Gesetzmäßigkeiten einen großen Schritt voranbringen und unser physikalisches Weltbild auf eine neues Fundament stellen. Vom LHC, Neutrinoexperimenten und zukünftigen Beschleunigeranlagen wie Flavourfabriken und Linearkollider können wesentliche Fortschritte in diesen Fragen erwartet werden.

Die Teilchenphysik will die kleinsten Strukturen unserer Welt entschlüsseln. Sie liefert damit zugleich wichtige Grundlagen für das Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Universums. In diesem Themenbereich hat sich das neue Forschungsfeld der Astroteilchenphysik etabliert. Große Teleskope zum Nachweis kosmischer Protonen, Photonen und Neutrinos erlauben einen erweiterten Blick ins Universum und Detektoren in Untergrundlabors spüren seltenen Reaktionen wie Kernstößen mit Teilchen der galaktischen Dunklen Materie nach. Das enge Zusammenspiel von Astrophysik, Kosmologie und Teilchenphysik sowie weltweite Forschung und Entwicklung von Spitzentechnologie für leistungsfähige Teilchenbeschleuniger und -detektoren, Großteleskope und satellitengestützten Nachweisgeräte rücken die hoch gesteckten wissenschaftlichen Ziele in Reichweite.

Hier finden Sie eine Liste aller deutschen Institute, an denen Teilchenphysik betrieben wird.

 
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