#class/Ex-V-II 

#übersicht 

# Natürliche Einheiten
In der Teilchenphysik werden häufig die natürlichen Einheiten um das Elektronenvolt genutzt um verschiedene Größen auszudrücken, da dies die Vergleichbarkeit erhöht. In den natürlichen Einheiten gilt
- Die Lichtgeschwindigkeit $c = 1$
- Das Planksche Wirkungsquantum $\hbar = 1$
- Die Boiltzmann-Konstante $k_B = 1$
Somit können beispielsweise Länbgen in inversen Energieeinheiten angegeben werden mit $0,1975\,\mathrm{fm} = 1 \, \mathrm{GeV}^{-1}$. Auch Zeiten folgen als inverse Energieeinheiten mit $6,582\cdot 10^{-25}\,\mathrm s = 1 \, \mathrm{GeV}^{-1}$. Diese äquivalente können beispielsweise genutzt werden um zu beantworten: Welche Energie wird benötigt um eine Struktur der Länge $L$ aufzulösen oder welcher Lebensdauer entspricht eine Resonanzbreite $\Delta E$.

# Energieskalen
![[energieskalen.png]]

Um immer neue Elementarteilchen zu finden, müssen in der Teilchenphysik immer neue Energieskalen erforscht werden. Das [[LHC]]-Experiment agiert aktuell bei einer Energieskala von  13,6 TeV Kollisionsenergie, die kosmische Strahlung kann es uns jedoch ermöglichen noch viel größere Skalen zu entdecken ohne die Beschleunigerphysik in unmögliche Größenordnungen zu bewegen.
Das erste [[Zyklotron]] besaß eine Energie von $\pu{80 keV}$ und das generelle Limit für Protonen in einem [[Zyklotron]] liegt bei $\pu{20 MeV}$.
## Energieskalen bei Streuexperimenten
![[größenordnung-streuexperimente.png]]

# Luminositäten
Das [[LHC]] besitzt eine [[Luminosität]] in der Größenordnung von $L = \pu{10^{34} cm^{-2}s^{-1}}$
![[verlauf-lumi-lhc.png]]

# Wirkungsquerschnitte
Mit dem *barn*, welcher definiert ist als $\pu{1 b} \equiv \pu{10^{-24} cm}$ gelten die folgenden Größenordnungen für [[Wirkungsquerschnitt]]
- Kernphysik: $\pu{1 b}-\pu{10^{-3} b}$
- Teilchenphysik: $\pu{10^{-3} b}-\pu{10^{-18} b}$
- Astroteilchenphysik: $\pu{10^{-20} b}-\pu{10^{24} b}$

# Statistische (Un)sicherheit
Nach der Entdeckung des [[J psi]] kam es zu immer weiteren suchen nach doppelten Quarkbindungen, wobei am [[Fermilab]]-Experiment *E288* unter der Gruppe von *Leon Lederman* eine neue Resonanz bei $\pu{6 GeV}$ publiziert wurde. Das $\Upsilon$ bezeichnete Teilchen stellte sich jedoch als statistisches rauschen dar.
Seit dem wird in der Teilchenphysik bei neuen Entdeckungen stets eine Signifikanz von $> 5 \sigma$ gefordert.


![[teilchenmassen.png]]
![[teilchenlebensdauern.png]]



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