Dies ist eine Vorlage für Mitglieder der ATLAS

Dies ist eine Vorlage für Mitglieder der ATLAS-Kollaboration, die
öffentliche Vorträge im Zusammenhang mit der Première des
Films Illuminati (im Originaltitel “Angels and Demons”, nach dem
gleichnamigen Buch von Dan Brown) am 13. Mai 2009 geben
möchten.
Teile dieses Films sind in der ATLAS-Kaverne gedreht worden.
Diese Datei kann frei verändert oder ergänzt werden.
Zusätzliche Bilder sowie Filmausschnitte können vom Web unter
folgender Adresse geladen werden: http://atlas.ch/angels/
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Vortragender – Mai 2009
Sony war hat uns bereitwillig unterstützt bei der Vorbereitung der
Vorträger und uns großzügig mit Auszügen und Szenen des Films
ausgestattet. Allerdings müssen die Nutzungsvereinbarungen
eingehalten werden!
Generell können Video und Bilder unverändert benutzt werden.
Das heißt, Bilder und Video dürfen in keiner Weise verändert werden.
Bitte nicht das Markenzeichen/Copyright entfernen; es ist extra klein
gehalten.
Es ist in Ordnung die wissenschaftlichen Aspekte anzusprechen. Es
sollte jedoch nicht vergessen werden, daß es sich um eine erfundene
Geschichte und nicht um Fachliteratur handelt. Es ist unnötig, den Film
wegen seiner dichterischen Freiheiten zu kritisieren; es ist schließlich
kein Dokumentarfilm.
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Vortragender – Mai 2009
Antimaterie
in Film und
Wissenschaft
Vortragender
Universität / Institut
Mai 2009
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ights R e s e rve d.
Vortragender – Mai 2009
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Antimaterie
in Film und
Wissenschaft
Vortragender
Universität / Institut
Mai 2009
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ights R e s e rve d.
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Vortragender – Mai 2009
Als Wissenschaftler, die auch mal
ein gutes Buch lesen, wissen wir zu
schätzen, daß Illuminati aufregende
Physikthemen am CERN ins
Rampenlicht eines weiten Publikums
bringt.
ATLAS.ch/angels
und
AngelsAndDemons.com
und
http://angelsanddemons.cern.ch/
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Vortragender – Mai 2009
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ights R e s e rve
Antimaterie im Drehbuch von
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ig hts R e s e rve d.
In der Geschichte von
Illuminati gehen Banditen an
ein Forschungsinstitut mit
dem Namen „CERN“.
Sie stehlen ein halbes
Gramm Antimaterie in einem
Kanister, den sie nach Rom
mitnehmen, um ihn als
Bombe zu benutzen.
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ig hts R e s e rve d.
Ein Geldschein wiegt ein Gramm.
Eine Feder wiegt ein halbes Gramm.
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Vortragender – Mai 2009
am LHC (Large Hadron Collider)
CERN ist in der Wirklichkeit eine Forschungseinrichtung in Genf
(Schweiz).
Und Teile des Films
wurden tatsächlich
im
ATLAS-Experiment
am CERN gedreht.
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Vortragender – Mai 2009
am LHC (Large Hadron Collider)
Der LHC (Large
Hadron Collider)
ist ein
Beschleuniger
am CERN.
Übersicht der LHC-Experimente
Protonen zirkulieren in
beiden Richtungen
und werden in den
Experimentierhallen
zur Kollision gebracht.
27 km Umfang
100 Meter
unter der
Erdoberfläche
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Vortragender – Mai 2009
Das ATLAS-Experiment
Animation
ansehen
(wird später
eingefügt)
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Vortragender – Mai 2009
ATLAS-Detektor
Schnittbild
Personen, maßstabsgetreu
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Vortragender – Mai 2009
Antimaterie-Materie-Reaktion
Es stimmt ebenfalls,
daß Materie und
Antimaterie sich
vernichten, wenn sie
aufeinandertreffen.
Ihre Masse wird in
Energie gemäß der
Einstein-Gleichung
E = mc2
umgewandelt.
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Vortragender – Mai 2009
Die Hälfte aller bei ATLAS erzeugten Teilchen
ist Antimaterie.
Die Hälfte der hier
gezeigten
Teilchenspuren
gehören zu
AntimaterieTeilchen.
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Vortragender – Mai 2009
Wenn wir sie sammeln könnten
Wenn wir einen Weg finden
könnten, ein halbes Gramm
Antimaterie zu sammeln,
Wenn wir sie in einen
Behälter füllen könnten,
Wenn wir sie unversehrt an
einen entfernteren Ort
bringen könnten,
dann wäre das tatsächlich
eine zerstörerische Bombe
wie in
TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ights R e s e rve d.
Ein Geldschein wiegt ein Gramm.
Eine Feder wiegt ein halbes Gramm.
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Vortragender – Mai 2009
Aber sie wird sofort vernichtet.
Sämtliche in ATLAS erzeugte
Antimaterie wird innerhalb
eines Bruchteils einer
Sekunde wieder vernichtet
(annihiliert).
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Vortragender – Mai 2009
Tom Hanks‘ Frage
Als Tom Hanks ATLAS am CERN besichtigt hat, hat er gefragt,
wieviel Antimaterie seinen Kaffee warmhalten würde.
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Vortragender – Mai 2009
Tom Hanks‘ Frage
Wenn sämtliche im ATLASExperiment erzeugte Antimaterie
irgendwie in seiner Tasse landen
würde,
würde die Temperatur um
ungefähr 1 Kelvin (Differenz 1°C)
pro Stunde steigen.
Natürlich würde der Kaffee in der
selben Zeit von selbst
um 10 K bis auf Zimmertemperatur
abkühlen.
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Vortragender – Mai 2009
Wie schnell bekommt man ½ g?
Wenn ATLAS irgendwie
sämtliche erzeugte Antimaterie
aufsammeln könnte,
dann würden wir 10 Millionen
Jahre brauchen, um ½ Gramm
Antimaterie zu erhalten.
Ein halber Geldschein wiegt ½ Gramm.
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Vortragender – Mai 2009
Im Universum allerdings wurden
enorme Mengen Antimaterie erzeugt.
Übrigens wurden auch beim
(Urknall) gleichviel Materie und
Antimaterie erzeugt.
Genau wie im ATLAS-Experiment!
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Vortragender – Mai 2009
Nur Glück?
Materie und Antimaterie im
Universum hätten sich schon
vor langer Zeit gegenseitig in
Nichts auflösen sollen, sodaß
nur ein unwirtlicher Ort ohne
Leben zurückgeblieben wäre.
Notice
Aber durch Zufall existieren
wir doch!
Wie konnte das passieren?
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Vortragender – Mai 2009
Wir hatten Glück, weil …
… unmittelbar nach dem Urknall (Big Bang)
Materie und Antimaterie eben nicht genau gleich waren.
10,000,000,001
Hier!
Materie
10,000,000,000
Antimaterie
Dann kam die große Annihilation!
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Vortragender – Mai 2009
Nach der großen Annihilation
wir
1
Materie
Antimaterie
Alle Antimaterie und alle Materie waren verschwunden, bis
auf einen kleinen Teil … und das sind wir!
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Vortragender – Mai 2009
Warum war da der kleine Unterschied?
Diese Frage ist eines der großen Rätsel des
Universums und wird an fast 200 Universitäten und
Instituten in ATLAS untersucht werden.
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Vortragender – Mai 2009
Materie und Antimaterie haben Masse.
Aber was ist der Ursprung der Masse?
Was gibt den Elementarteilchen wie Quarks
und Elektronen ihre Massen
und warum sind sie so
unterschiedlich?
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Vortragender – Mai 2009
Das Higgs-Boson
Der schottische Professor Peter Higgs vermutete, daß
aller Raum von einem Feld (oder Äther) durchsetzt wird,
dem Higgs-Feld.
In der Quantentheorie hat
jedes Feld ein zugeordnetes
Teilchen, und damit …
in diesem Fall …
ein Higgs-Boson.
Higgs wurde schon im ATLAS Experiment
gesehen, allerdings in Form von
Prof. Higgs, …nicht dem Higgs-Boson.
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Vortragender – Mai 2009
Higgs-Boson
Zum Verständnis, wie das
Higgs-Boson funktioniert,
kann man sich einen Raum
voller Physiker vorstellen, die
sich angeregt unterhalten und
wie ein Higgs-Feld den Raum
ausfüllen.
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Vortragender – Mai 2009
Higgs-Boson
... dann betritt ein bekannter
Wissenschaftler den Raum. Während er
weitergeht, erzeugt er eine Störung
dadurch, daß alle Bewunderer sich mit
jedem Schritt um ihn sammeln. ...
... Somit erhöht sich der
Widerstand, der sich seiner freien
Bewegung entgegensetzt. In
anderen Worten, er erhält Masse;
genau wie ein Teilchen, das sich
durch ein Higgs-Feld bewegt.
-- Prof. David Miller
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Vortragender – Mai 2009
μ−
μ+
Wie ein HiggsBoson-Ereignis
bei ATLAS
aussehen
könnte.
Simuliertes Ereignis
In diesem Ereignis
wurde ein nach unten
gerichteter
Teilchenschauer
erzeugt,
sowie ein nach oben
austretendes Higgs,
welches fast
unmittelbar wieder
zerfiel gemäß der
Reaktionsgleichung
e− e+
HZ+Z
Z  e− + e+
Z  μ− + μ+
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Vortragender – Mai 2009
Aber es gibt mehr als
Materie und Antimaterie
Wenn wir unser Universum betrachten, sehen wir sehr viel
mehr als gewöhnliche Materie (oder Antimaterie).
Zusammensetzung des Universums
Gewöhnliche Materie
Wir nennen dieses „mehr“ dunkle Materie,
weil wir sie nicht sehen.
Aber was ist sie?
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Vortragender – Mai 2009
Dunkle Materie
Dunkle und
helle Materie
… nur stimmt das
nicht ganz.
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Vortragender – Mai 2009
Viele Hinweise auf ihre Existenz
In Galaxien und Galaxienhaufen
Die sichtbare
Masse in
Spiralgalaxien
reicht nicht aus,
um ihren
Zusammenhalt
zu erklären.
Aufspaltung
von dunkler
und normaler
Materie in der
Kollision zweier
Galaxiecluster
Photos: Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Vortragender – Mai 2009
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Was ist dunkle Materie?
Wissen wir nicht.
Aber wir haben da unsere Idee.
Wenn die Bestandteile der dunklen
Materie neue, bisher unbekannte
Teilchen sind,
dann sollte das ATLAS-Experiment
diese entdecken und etwas Licht in
das Geheimnis der dunklen
Materie bringen.
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Vortragender – Mai 2009
Gibt es in anderen Dimensionen auch
Materie?
Gibt es mehr Raumdimensionen, die wir nicht sehen können?
(Dali, The Disintegration of the Persistence of Memory, 1954)
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Vortragender – Mai 2009
Zusätzliche Raum-Dimensionen
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Vortragender – Mai 2009
Gibt es zusätzliche Dimensionen?
Um zu verstehen, warum Extra-Dimensionen
vorgeschlagen wurden, betrachten wir:
Was ist schwächer:
Schwerkraft oder Elektromagnetismus?
Was ist stärker:
Ein kleiner Magnet oder der gesamte, massive Erdball?
Damit ist die Schwerkraft sehr schwach.
Warum ist Schwerkraft so schwach?
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Vortragender – Mai 2009
Warum ist Schwerkraft so schwach?
Electromagnetismus ist auf die üblichen drei
Raumdimensionen beschränkt.
Vielleicht sieht die Schwerkraft die anderen
Raumdimensionen.
Da die Gesamtkraft sich verteilt, wird sie abgeschwächt.
Electromagnetismus
Schwerkraft
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Vortragender – Mai 2009
Wie kann es zusätzliche Dimensionen
geben?
Wir stellen uns einen Seiltänzer und einen Floh auf einem Drahtseil vor.
Der Seiltänzer kann auf dem Seil vorwärts und rückwärts laufen.
Aber der Floh kann auch seitwärts um das Seil laufen.
Wenn der Floh weiter zur Seite läuft, kommt er nach einem Umlauf wieder zum
Ausgangspunkt zurück.
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Vortragender – Mai 2009
Wie kann es zusätzliche Dimensionen
geben?
Somit hat der Seiltänzer eine Dimension und der Floh hat zwei Dimensionen, aber
eine diese Dimensionen ist eine geschlossene Schleife.
Der Seiltänzer kann nur eine Dimension des Seils erkennen,
so wie wir nur eine Welt in drei Dimensionen sehen, obwohl sie mehr haben
könnte.
Solch eine Situation kann nicht bildlich dargestellt werden, aus genau dem Grund,
daß wir uns nur bis zu drei Dimensionen bildlich vorstellen können.
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Vortragender – Mai 2009
Das Unbekannte
Das ATLAS-Experiment am LHC (Large Hadron
Collider) führt die Physik auf unbekanntes Gelände.
Am aufregendsten ist das völlig Unbekannte:
Neue Prozesse und Teilchen, die unser Verständnis von
Energie und Materie, möglicherweise auch Raum und
Zeit, grundlegend verändern würden.
Wir werden die grundlegenden Kräfte
verstehen, die unser Universum seit
dem Beginn der Zeit geformt haben und
sein Schicksal bestimmen.
(Photo: Fifi Mandirac)
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Vortragender – Mai 2009
Wer baut und betreibt ATLAS?
2500 Wissenschaftler aus fast 200 Universitäten und Instituten in 37 Ländern
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Vortragender – Mai 2009
Wer baut und betreibt ATLAS?
2500 Wissenschaftler aus fast 200 Universitäten und Instituten in 37 Ländern
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Vortragender – Mai 2009
Als Wissenschaftler, die auch mal
ein gutes Buch lesen, wissen wir zu
schätzen, daß Illuminati aufregende
Physikthemen am CERN ins
Rampenlicht eines weiten
Publikums bringt.
Wir hoffen, daß der Zuschauer, dem
die Wissenschaft im Film
nahegebracht wurde, sich weiterhin
dafür interessieren wird und an
unserer Leidenschaft und unseren
experimentellen Erfolgen mit uns
teilhaben kann.
http://ATLAS.ch/
Vortragender – Mai 2009
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TM & © 2009 Columbia P icture s Indus trie s , Inc. All R ights R e s e rve
THE END
ATLAS.ch/angels
+
AngelsAndDemons.com
+
http://angelsanddemons.cern.ch/
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Vortragender – Mai 2009
Weiterführende Fragen
Es ist zu erwarten, daß spätestens in der
Diskussionsrunde die Frage nach den schwarzen
Löchern gestellt wird.
Daher stellen wir dazu drei Bilder zur Verfügung.
Buch und Film von Dan Brown benutzen sogenannte
Ambigramme, die Symmetrien von Schrift und
Buchstaben ausnutzen.
Auch das kann ein geeigneter Aufhänger für
Symmetrien in der Physik sein.
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Vortragender – Mai 2009
Ereignis mit mikroskopischem
Schwarzem Loch
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Vortragender – Mai 2009
Mikroskopische Schwarze
Löcher?
Gemäß einigen theoretischen Modellen könnten winzige Schwarze
Löcher in Kollisionen am LHC erzeugt werden.
Diese würden dann sehr schnell zerfallen und von den Experimenten
gemessen werden. (Je winziger das Schwarze Loch, desto schneller
zerfällt es.)
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Vortragender – Mai 2009
Sind mikroskopische Schwarze Löcher
gefährlich?
Kosmische Strahlung bombardiert ständig die Erdatmosphäre
mit Protonen, die weitaus mehr Energie haben als im LHC.
Somit erzeugen kosmische Teilchen in der Erdatmosphäre
alles, was der LHC erzeugen kann.
Das ist bisher viereinhalb Milliarden Jahre während der
gesamten Lebenszeit des Planeten Erde geschehen.
Und die Erde ist immer noch da!
Der LHC erlaubt uns lediglich, diese Prozesse im Labor zu
untersuchen (wohlgleich mit wesentlich geringerer Energie als
die der kosmischen Strahlung).
Daher besteht keine Gefahr. LHC ist in dieser Beziehung
absolut Vortragender
sicher. – Mai 2009
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Ambigramme (1)
Erde, Luft (Wind), Feuer, Wasser
sind die elementaren Bestandteile der
Welt in der mittelalterlichen Alchimie,
in gewissem Sinne Vorgänger von
Quarks und Leptonen.
Diese (falsche) Theorie
inspirierte bereits
zahlreiche Autoren.
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Vortragender – Mai 2009
Ambigramme (2)
Symmetrien sind eines der
Grundprinzipien der Feldtheorie und
somit der modernen Teilchenphysik.
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Vortragender – Mai 2009