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Aufbau der Materie

Offene Fragen...

An dieser Stelle diskutieren wir einige offene Fragen des Standard Modells. Es geht also um die Probleme der Teilchenphysik und den Inhalt der aktuellen Forschung.

Was ist Masse?

Das Standard Modell werden alle Massen der Elementarteilchen wie Naturkonstanten behandelt. Die meisten freien Parameter dieser Theorie kommen deshalb aus diesem Sektor. Das im Standard Modell für die Massen der fundamentalen Teilchen verantwortliche Higgs Boson ist zudem noch nicht nachgewiesen worden.

Aber auch nach einer Entdeckung des Higgs blieben Zweifel, ob dieser Mechanismus zu höheren Energien extrapoliert werden kann.

Warum 3 Generationen?

Das Standard Modell kennt 12 Materiebausteine. Diese können in 3 sog. Generationen eingeteilt werden. Die uns umgebene stabile Materie besteht jedoch lediglich aus 4 dieser Teilchen, der sog. ersten Generation. Die anderen 8 sind schwerere Kopien dieser ersten Generation und treten in der kosmischen Strahlung auf bzw. können bei Experimenten der Teilchenphysik erzeugt werden. Sie sind jedoch instabil, d.h. sie zerfallen in Mitglieder der ersten Generation. Der Grund für die Existenz dieser Kopien ist ungeklärt.

Einbeziehung der Gravitation
Die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie
Die Gravitation wird im Standard Modell nicht berücksichtigt. Bei sehr hohen Energien ist sie aber auch in der Teilchenphysik nicht mehr vernachlässigbar.
Unser Universum besteht nur aus Materie, obwohl das Standard Modell Materie und Antimaterie bis auf kleine Effekte gleich behandelt. Es ist unklar, ob diese Standard Modell Effekte ausreichen, um die beobachtbare Unsymmetrie zu erklären.
Das "dunkle Materie" Problem
Aus astronomischen Beobachtungen folgt, dass die meiste Materie in unserem Universum nicht sichtbar ist. Für diese sog. dunkle Materie gibt es im Standard Modell keinen geeigneten Kandidaten.

Diese und weitere Probleme lassen alle Physiker davon ausgehen, dass das Standard Modell nur der vorläufige Endpunkt in der Theorieentwicklung ist. Es mangelt nicht an theoretischen Spekulationen über Modelle jenseits des Standard Modells, aber zum jetzigen Zeitpunkt fehlt es an klaren experimentellen Hinweisen in welche Richtung die Theoriebildung gehen muss. Zur Klärung dieser Fragen sind deshalb neue Experimente notwendig. Am Ende wird sich vielleicht ein weiterer Physiker in obige "Ahnengalerie" einreihen können (von links: Newton, Einstein, Curie, Dirac, Feynman und ?)

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Letzte Änderung: Juli 16, 2004