Der Zufall in der (Teilchen-)Physik

Physik am Samstag

Vortrag | 03.12.2022 | 10:00 Uhr in Dresden

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. Spätestens im Physikstudium aber wird dieses Bild erschüttert. Für winzige Systeme, wie z.B. Elementarteilchen, werden die Gesetze der Quantenphysik relevant. Diese ermöglichen plötzlich nur noch die Berechnung von Wahrscheinlichkeiten dafür, dass sich ein System aus einem gegebenen Anfangszustand in einen der möglichen Endzustände 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 führen bei Wiederholung jedes Mal zu anderen Phänomenen: Manchmal lenken sich beide Protonen nur leicht ab und verändern sich sonst nicht, manchmal wandeln sie sich durch Wechselwirkung in andere Teilchen um. So können in extrem seltenen Ereignissen zum Beispiel auch exotische Teilchen wie das berühmte "Higgs-Boson" produziert werden. Damit der Nachweis und die Interpretation solcher seltenen Ereignisse gelingt, benötigt man nicht nur sehr viele Kollisionsexperimente, sondern auch theoretische Simulationsprogramme für den Zufall in diesen Proton-Proton-Kollisionen. Basierend auf der Quantentheorie der Elementarteilchen (dem Standardmodell der Teilchenphysik) und (Pseudo-)Zufallszahlen aus dem Computer, können komplexe Ereignisse analog zur Natur am LHC simuliert werden. Im Vortrag beschäftigen wir uns also mit der Rolle des Zufalls in diesem Forschungsgebiet. Im praktischen Teil im Hörsaal wird es mangels 30-Kilometer-Tunnel hauptsächlich um die Anwendung dieser sogenannten "Monte Carlo"-Methoden in der theoretischen Simulation gehen.

Vortragender: Dr. Frank Siegert

Zielgruppe: Jedermann, Jugendliche

Veranstaltungsort: Technische Universität Dresden
Adresse: Zellescher Weg 19, 01069 Dresden

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Quelle: https://www.weltderphysik.de/vor-ort/veranstaltungen/