Erstmals magnetische Eigenschaft an einem einzelnen Proton direkt beobachtet
Wichtigste Etappe für die direkte Messung des magnetischen Moments des Protons und seines Antiteilchens erreicht / Materie-Antimaterie-Problem im Fokus
21.06.2011
www.uni-mainz.deMagnetic properties of a single proton directly observed for the first time
Most important milestone in the direct measurement of the magnetic moment of the proton and its anti-particle has been achieved / Focusing the matter-antimatter symmetry
21.06.2011
www.uni-mainz.deOder ein anderes Beispiel / 2 / :
“ Ein schweres Teilchen und sein Antiteilchen können sich gegenseitig vernichten, sodass dabei Energie entsteht, und ein solches Paar kann aus Energie wieder erzeugt werden. ”
Eine ähnliche Auffassung kommt in einer Formulierung wie der folgenden zum Ausdruck / 3 /: “ …
www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.deOr another example [ 2 ] :
“ A massive particle and its anti-particle can annihi- late to form energy, and such a pair can be created out of energy. ”
A similar point of view is expressed in the following formulation [ 3 ]:
www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.deDie Existenz des Neutrons als neutrales Kernteilchen wird erstmals von James Chadwick experimentell bestätigt.
Das Positron als Antiteilchen des Elektrons wird von Carl D. Anderson in der kosmischen Strahlung entdeckt und bestätigt damit die schon 1928 von Paul A. M. Dirac postulierte Existenz von Antimaterie.
1937
www.hephy.atThe neutron as neutral nucleon is confirmed experimentally by James Chadwick.
The positron as the anti-particle of the electron is discovered in cosmic rays by Carl D. Anderson, which confirms the theoretical prediction of antimatter by Paul A. M. Dirac in 1928.
1937
www.hephy.atEr verletzt die Leptonenzahlerhaltung, was nur möglich ist, wenn Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen ( d.h. Majoranateilchen ) sind.
Die experimentelle Beobachtung einer solchen fundamentalen Teilchen – Antiteilchen Symmetrie würde theoretische Modelle bestätigen, welche die Kleinheit der Neutrinomassen erklären, und Aufschluss über den Mechanismus geben, der die aktuelle Materiedominanz des Universums bewirkt.
Das GERmanium Detector Array ( GERDA ), das nach dem neutrinolosen Doppelbetazerfall von 76Ge sucht, ist in der finalen Konstruktionsphase im Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN, Italien.
www.mpi-hd.mpg.deIt violates lepton number conservation which is possible only if neutrinos are their own anti-particles ( i.e. Majorana particles ).
The experimental observation of such fundamental particle – anti-particle symmetry would corroborate theoretical models which explain the smallness of neutrino masses and would shed light on the mechanism how to generate the present matter dominance of the Universe.
The GERmanium Detector Array ( GERDA ), searching for the neutrinoles double beta decay of 76Ge, is currently in its final phase of construction in the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN, Italy.
www.mpi-hd.mpg.deWie man nach oben Gesagtem ausrechnen kann, gibt es auf diese Weise 2Lepton / Quark x 2Paare x 3Generation = 12 Elementarteilchen, wen man den Farb-Freiheitsgrad der Quark außer Acht läßt.
Diese Zahl verdoppelt sich noch einmal, da es zu jedem Teilchen (eventuell mit Ausnahme der Neutrinos) auch ein Antiteilchen gibt.
Solche Antiteilchen haben dieselbe Masse wie Teilchen, allerdings die entgegengesetzte Ladung.
www.hephy.atAs one can see from what has been said above, there are 2lepton / quark x 2pairs x 3generations = 12 elementary particles ( if ignoring the colour degrees of freedom of the quarks ).
This number is doubled once more, since there is also an anti-particle for each particle (only the neutrino might be its own antiparticle).
These anti-particles have the same mass as the respective particles but opposite charge.
www.hephy.atEine Analysefalle dient dazu, Spin-Quantensprünge des Protons zu detektieren, in einer Präzisionsfalle werden präzise Frequenzmessungen durchgeführt.
In der Vergangenheit wurden direkte Messungen des magnetischen Moments einzelner Teilchen mithilfe von Penningfallen sehr erfolgreich bei Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen, durchgeführt.
Die Anwendung des Schemas auf das Proton stellt jedoch eine große Herausforderung dar, weil das magnetische Moment des Protons etwa 660-mal kleiner ist als das des Elektrons.
www.uni-mainz.deAn analysis trap serves to detect spin-quantum jumps of the proton, while in a precision trap precise frequency measurements are conducted.
It has proved possible in the past to use Penning traps to directly measure the magnetic moment of individual particles such as electrons and their antiparticle counterparts, positrons.
But adapting this approach for use with protons is an enormous challenge as the magnetic moment of a proton is 660 times smaller than that of an electron.
www.uni-mainz.deSo etwa ist das Positron, das Antiteilchen des negativ geladenen Elektrons, elektrisch positiv geladen.
Das Neutrino dagegen ist elektrisch neutral – die Voraussetzung dafür, dass es sein eigenes Antiteilchen sein kann.
Ob das tatsächlich zutrifft, soll das Experiment GERDA ( GERmanium Detector Array ) klären, das im Untergrundlabor Laboratori Nazionali del Gran Sasso des Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italien betrieben wird.
www.mpg.deThe positron, for example, the antiparticle of the negatively charged electron, is positively charged.
The neutrino, on the other hand, is electrically neutral – the prerequisite for the ability of being its own antiparticle.
If this is really the case is being investigated by the GERDA experiment ( GERmanium Detector Array ) which is being carried out in the underground laboratories of the Laboratori Nazionali del Gran Sasso of the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italy.
www.mpg.deEr geht davon aus, dass das neue Berechnungsverfahren sowohl für die abgeschlossenen Experimente des Large Electron-Positron Collider ( LEP ), der bis 2000 beim Genfer Forschungszentrum CERN in Betrieb war, genutzt werden kann als auch für die neuen Experimente am Large Hadron Collider ( LHC ).
Der neue Algorithmus ermöglicht bspw. die Berechnung von physikalischen Größen beim Zusammenstoß eines Elektrons mit seinem Antiteilchen, dem Positron, bei dem ein Quark, ein Antiquark sowie Gluonen entstehen.
Erstmals überhaupt konnte eine Ein-Schleifen-Berechnung (Ein-Loop-Berechnung) für 8 äußere Teilchen erstellt werden - ein neuer Weltrekord in der theoretischen Hochenergiephysik.
www.phmi.uni-mainz.des CERN research center until the year 2000, as well as new experiments in the Large Hadron Collider ( LHC ).
The new algorithm allows, for instance, for the calculation of physical observables related to the collision of an electron with its antiparticle, the positron, during which a quark, an anti-quark, and gluons are created.
For the first time ever, it has been possible to do a calculation with one loop and eight external particles – a new world record in theoretical high-energy physics.
www.phmi.uni-mainz.deDer Nachweis des Protonenspins ist allerdings eine große Herausforderung.
Während beim Elektron und seinem Antiteilchen, dem Positron, bereits in den 1980er Jahren die magnetischen Momente gemessen und verglichen wurden, ist dies bei einem Proton bislang nicht gelungen.
"Das magnetische Moment des Protons ist schon lange bekannt.
www.uni-mainz.deHowever, detecting the proton spin is a major challenge.
While the magnetic moments of the electron and its anti-particle, the positron, were already being measured and compared in the 1980s, this has yet to be achieved in the case of the proton.
"We have long been aware of the magnetic moment of the proton, but it has thus far not been observed directly for a single proton but only in the case of particle ensembles," explains Stefan Ulmer, a member of the work group headed by Professor Dr. Jochen Walz at the Institute of Physics at the new Helmholtz Institute Mainz.
www.uni-mainz.deDarüber hinaus wurde sie auch zu einem Eckpfeiler der frühen Teilchenphysik.
Vor der Entwicklung irdischer Teilchenbeschleuniger wurden mit Hilfe der kosmischen Strahlung mehrere wichtige Elementarteilchen entdeckt, etwa das Antiteilchen des Elektrons - das Positron - sowie das Myon und das Pion."
www.desy.deFurthermore it became a cornerstone of early particle physics.
Before the development of particle accelerators, cosmic ray research led to the discovery of many important elementary particles, among them the anti-particle of the electron - the positron - as well as the muon and the pion."
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