Schlagwort: Elementarteilchen

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Polarlichter über Norwegen

Über einem See mit Steinen am Ufer baut sich ein gewaltiges Polarlicht aus grünen und purpurfarbenen Schlieren auf.

Credit und Bildrechte: Ole Christian Salomonsen

Beschreibung: Polarlichter können ein spektakulärer Anblick sein. Fließende, farbenprächtige Polarlichter beleuchteten einen lebhaften Himmel über Tromsø in Norwegen, wie das Bild oben vom letzten Wochenende zeigt. Außer spektakulären Polarlichtern dokumentierte der Fotograf drei Satelliten, eine Flugzeugspur und einen Freund, der versuchte, dieselbe Ansicht zu fotografieren.

Polarlichter wirken anfangs wie mondbeleuchtete Wolken, doch die fügen nur Licht zum Himmel hinzu statt Hintergrundsterne auszublenden. Polarlichter werden auf der Nordhalbkugel als Nordlichter bezeichnet. Sie entstehen durch Kollisionen zwischen geladenen Teilchen aus der Magnetosphäre und Luftmolekülen in der oberen Erdatmosphäre.

Vom Weltall aus betrachtet können Polarlichter auch Röntgenbereich sowie im ultravioletten Licht leuchten. Manchmal treten Polarlichter ein paar Tage nach mächtigen Magnetereignissen auf der Sonne auf.

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Pauli-Prinzip: Warum wir nicht implodieren

Im Bild sind zwei Spalten, links Bosonen, rechts Fermionen, darunter sind drei unterschiedlich große linsenförmige Farbflecken, die am Rand bläulich, nach innen hin gelblich und in der Mitte rot schimmern. Die Temperatur ist oben am höchsten und unten am niedrigsten. Oben sind die breitesten Farbflecken, unten die schmalen, wobei unten die Bosoonen-Linse viel kleiner ist als die Fermionen-Linse.

Credit und Bildrechte: Andrew Truscott und Randall Hulet (Rice U.)

Beschreibung: Warum klumpt Materie nicht? Das gleiche Prinzip, das den Kollaps von Neutronensternen und Weißen Zwergen verhindert, bewahrt auch Menschen vor der Implosion und macht gewöhnliche Materie zum fast leeren Raum.

Der Grund dafür, den man beobachten konnte, ist das paulische Ausschlussprinzip. Dieses Prinzip besagt, dass identische Fermionen – eine Art Elementarteilchen – bei gleicher Ausrichtung nicht zur selben Zeit am selben Ort sein können. Die andere Art von Materie – Bosonen – haben diese Eigenschaft nicht, wie durch in jüngster Zeit erzeugte Bose-Einstein-Kondensate gezeigt werden konnte.

Zu Beginn dieses Jahrzehnts wurde das paulische Ausschlussprinzip im Bild oben in Form von Wolken zweier Lithiumisotope graphisch dargestellt. Die linke Wolke enthält Bosonen, während die rechte Wolke aus Fermionen besteht. Wenn die Temperatur fällt, bündeln sich die Bosonen, während die Fermionen auf Distanz bleiben.

Der Grund für das paulische Ausschlussprinzip und die physikalischen Grenzen des Prinzips sind nach wie vor unbekannt.

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Dämmerung am Large Hadron Collider

Siehe Beschreibung. Ein Klick auf das Bild liefert die höchste verfügbare Auflösung.

Credit und Bildrechte: Maximilien Brice, CERN

Beschreibung: Warum haben Objekte Masse? Um das herauszufinden, baute die europäische CERN den Large Hadron Collider (LHC), den größten Teilchenbeschleuniger, der je von Menschen gebaut wurde. Im Mai soll der LHC damit beginnen, Protonen mit noch nie dagewesener Einschlaggeschwindigkeit gegeneinander zu schmettern. Der LHC wird die vorherrschende Meinung untersuchen, wonach Masse aus gewöhnlichen Teilchen entsteht, die sich durch ein unsichtbares, aber alles durchdringendes Feld aus virtuellen Higgs-Teilchen bewegen. Falls sehr energiereiche kollidierende Teilchen echte Higgs-Bosonen erzeugten, würde das den Higgs-Mechanismus für die Entstehung von Masse untermauern. Der LHC wird also nach mikroskopischen Schwarzen Löchern und magnetischen Monopolen suchen sowie die Möglichkeit prüfen, ob jede Art von Elementarteilchen, die wir kennen, einen beinahe unsichtbaren supersymmetrischen Gegenpart hat. Das LHC@Home-Projekt wird jedem, der einen Computer besitzt, ermöglichen, den Wissenschaftlern des LHC beim Durchsuchen der archivierten LHC-Daten nach diesen seltsamen Biestern zu suchen. Oben ist eine Person vor dem riesigen ATLAS-Detektor abgebildet, einem von sechs Detektoren, die an den LHC angeschlossen sind.

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