Vortrag
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03.12.2022 10.00 Uhr |
Dr. Frank Siegert |
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| Der Zufall in der (Teilchen-)Physik | ||
| In der Schule lernen wir meistens ein sehr deterministisches Bild der Physik -- alle Geschehnisse lassen sich durch physikalische Gesetze vorhersagen; wenn wir den genauen Anfangszustand eines Systems (z.B. des Universums) kennen, koennen wir die Entwicklung dieses Systems konkret vorhersagen. Spaetestens im Physikstudium aber wird dieses Bild erschuettert. Fuer winzige Systeme, wie z.B. Elementarteilchen, werden die Gesetze der Quantenphysik relevant. Diese ermoeglichen ploetzlich nur noch die Berechnung von Wahrscheinlichkeiten dafuer, dass sich ein System aus einem gegebenen Anfangszustand in einen der moeglichen Endzustaende entwickelt. Welcher "Weg" wirklich genommen wird, ist durch den Zufall bestimmt. Besonders deutlich wird dieses Prinzip bei der Forschung an Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf. Kollisionen von zwei Protonen mit festgelegter Energie fuehren bei Wiederholung jedes Mal zu anderen Phaenomenen: Manchmal lenken sich beide Protonen nur leicht ab und veraendern sich sonst nicht, manchmal wandeln sie sich durch Wechselwirkung in andere Teilchen um. So koennen in extrem seltenen Ereignissen zum Beispiel auch exotische Teilchen wie das beruehmte "Higgs-Boson" produziert werden. Damit der Nachweis und die Interpretation solcher seltenen Ereignisse gelingt, benoetigt man nicht nur sehr viele Kollisionsexperimente, sondern auch theoretische Simulationsprogramme fuer den Zufall in diesen Proton-Proton-Kollisionen. Basierend auf der Quantentheorie der Elementarteilchen (dem Standardmodell der Teilchenphysik) und (Pseudo-)Zufallszahlen aus dem Computer, koennen komplexe Ereignisse analog zur Natur am LHC simuliert werden. Im Vortrag beschaeftigen wir uns also mit der Rolle des Zufalls in diesem Forschungsgebiet. Im praktischen Teil im Hoersaal wird es mangels 30-Kilometer-Tunnel hauptsaechlich um die Anwendung dieser sogenannten "Monte Carlo"-Methoden in der theoretischen Simulation gehen. | ||
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