wieviele dimensionen hat die welt
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Wieviele Dimensionen hat die Welt ?
Prof. Carlo Ewerz
ExtreMe Matter Institute EMMI, GSI &Universität Heidelberg
Weltmaschine Darmstadt, 3. September 2011
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by D
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by D. Samtleben
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by D. Samtleben
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Rätselhafte Gravitation
• Warum ist die Gravitation so schwach?
andere Wechselwirkungen: Faktor 10 - 100
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Elektrische und Gravitationskraft wären gleich groß, wenn Elektron -mal größere Masse hätte.
→ Planck-Masse
entspricht
→ Planck-Länge
Am LHC erreichbar:
1022
1019 GeV/c2
10−35 m
10−19 m
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Elektromagnetische, schwache und starke Wechselwirkung lassen sich durch Quantentheorie beschreiben → Standardmodell
Aber: Für Gravitation ist das nicht möglich!
→ String-Theorie als einziger Kandidat für Vereinheitlichung
Aber: Das geht nur in 10 Dimensionen!
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Lösung:
Kompaktifizierung auf Radius !10−35 m
Beispiel: Gartenschlauch
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Gravitation in höheren Dimensionen
3 Raumdimensionen:
Feldlinien
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4 Raumdimensionen:
→ In mehr Dimensionen wird die Gravitation schon bei „größeren“ Abständen so stark wie die elektrische Kraft.
→ Vereinheitlichung bei möglich!10−19 m
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„Große“ Extra-Dimensionen... aber das Gravitationsgesetz ist doch .
→ Aber nur bei großen Abständen!
1
R2
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Wieviel Extra-Dimensionen sind möglich?
(Es gibt auch noch kompliziertere Möglichkeiten mit einer Extra-Dimension.)
All dies ist überprüfbar!
→ Suche nach Abweichungen vom bekannten Gravitationsgesetz!
δ=1: L ≈ Abstand Sonne - Erde→ zu groß!
δ=2: L ≈ 1 mm möglich(vielleicht gerade noch ...)
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Warum sehen wir davon nichts?Unser Universum ist eine 3-dimensionale Membran! Alles außer der Gravitation kann sich nur auf der Membran bewegen.
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bzw. im Großen:
→ Energie kann als Gravitonen in die Extra-Dimensionen abgegeben werden!
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Sagenhafte Möglichkeiten
Parallel-Universen ?!
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Parallel gefaltetes Universum ?!
→ beobachtbare Konsequenzen!
• mögliche Erklärung für Dunkle Materie, ...
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Urknall und Extra-Dimensionen?
Urknall: vor 13.7 Milliarden Jahren haben Raum und Zeit begonnen
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Die Geschichte des Universums
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Licht vom Anfang des Universums
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Urknall als Kollision mit einem Parallel-Universum
ekpyrotisches (zyklisches) Universumfrom Science News
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Und das soll ich glauben?
Glauben: andere Fakultät!
In der Naturwissenschaft entscheidet das
Experiment!
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Naturwissenschaftliche Methode
heute zusätzlich:früher:
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Naturwissenschaftliche Erkenntnis basiert nicht auf Glauben oder
Mode.
Die Erkenntnisse und Messungen werden immer weiter verbessert.
Physikalische Erkenntnisse werden nicht plötzlich "falsch".
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Katie Melua
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Katie Melua
Nine Million Bicycles
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Katie Melua
Nine Million Bicycles
We are twelve billionlight years from the edge.That's a guess, No one can ever say it's true,But I know thatI will always be with you.
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Simon Singh
Nine Million Bicycles
We are twelve billionlight years from the edge.That's a guess, No one can ever say it's true,But I know thatI will always be with you.
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Simon Singh
the guardian, Friday, 30 September 2005:
Katie Melua's bad science
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Simon Singh
Nine Million Bicycles
We are 13.7 billion light years fromthe edge of the observable universe,That's a good estimate withwell-defined error bars,And with the available information, I predict that I will always be with you.
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Katie Melua
Nine Million Bicycles
We are 13.7 billion light years fromthe edge of the observable universe,That's a good estimate withwell-defined error bars,And with the available information, I predict that I will always be with you.
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Kann man das denn auch testen?
Experimente am LHC !!!
→ Proton-Proton Streuung bei 14 TeV
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LHC
• 27 km Umfang, 100 m unter der Erde
• 1232 Dipolmagnete
• Magnete supraleitend, mit flüssigem Helium gekühlt (-271,3 ⁰C)
• 700 000 Liter Helium im Einsatz
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LHC
• Energie in den Protonstrahlen: wie zwei ICE-Züge mit 150 km/h
• Energie pro Proton-Proton-Kollision: wie zwei Mücken
• Geschwindigkeit der Protonen: 99,9999991 % der Lichtgeschwindigkeit
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LHC
• Protonen machen 11245 Umläufe pro Sekunde
• 600 Millionen Kollisionen pro Sekunde
• Protonenstrahlen sind 35 μm dünn
• erzeugte Datenmenge: 15 000 000 GB pro Jahr (∼ Stapel von CDs mit 20 km Höhe)
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Wie man einen Detektor baut... (z.B. ATLAS)
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Kann man das denn auch testen?Experimente am LHC !!!
→ Proton-Proton Streuung bei 7 TeV (später: 14 TeV)
Dabei möglich:
Erzeugung von Gravitonen und mikroskopischen schwarzen Löchern
Verschiedene Signaturen:
• fehlende Energie
• Vertexversatz
• typische Ereignisse wie z.B. resonante Gravitonerzeugung
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1460 1480 1500 1520 1540
SM
Signal
e+e- Pair Mass (GeV)
Even
ts/4
GeV
typisches Signal einer Gravitonresonanz:
aus: B.R. Webber, „How to find the fifth dimension“
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Zerfall eines Mini Schwarzen Lochs (Simulation)
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Extra-Dimensionen: erste Resultate vom LHC
Ein Ereignis mit 10 Jets! Ein Mini Schwarzes Loch??
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Extra-Dimensionen: erste Resultate vom LHC
Ein Ereignis mit 10 Jets! Ein Mini Schwarzes Loch??
![Page 51: Wieviele Dimensionen hat die Welt](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012715/61ad4df45efc8f64063c881d/html5/thumbnails/51.jpg)
Extra-Dimensionen: erste Resultate vom LHC
Bisher kein Nachweis von schwarzen Löchern!
Die Suche nach Extra-Dimensionen geht weiter... mit mehr Daten und mehr Energie!
(GeV)TS2000 2500 3000 3500 4000
Even
ts /
100
GeV
-110
1
10
210
310
410 4!N
DataBackgroundUncertainty
= 4.5 TeV, n = 6 minBH = 1.5 TeV, MDM
= 4.0 TeV, n = 4 minBH = 2.0 TeV, MDM
= 3.5 TeV, n = 2 minBH = 2.5 TeV, MDM
CMS Preliminary-1 = 7 TeV, 1.09 fbs
b)
(TeV) minBHM
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
(pb)
!-310
-210
-110
1
10
210
CMS Preliminary-1 = 7 TeV, 1.09 fbs
Non-rotating Black Holes = 2.5 TeV, n = 2DM = 2.0 TeV, n = 4DM = 1.5 TeV, n = 6DM
Theoretical Cross Section = 2.5 TeV, n = 2DM = 2.0 TeV, n = 4DM = 1.5 TeV, n = 6DM
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Danke für Ihr Interesse!