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Hochenergie-Kern- und Teilchenphysik

Hochenergie-Kernphysik

Während sich die Kernphysik seit langem mit dem Verständnis der Eigenschaften des Atomkerns beschäftigt, beschäftigt sich das Gebiet der Hochenergie-Kernphysik damit, was mit Kernmaterie bei extremen Temperaturen und Dichten passiert. Gibt es zum Beispiel eine neue Phase (oder Phasen) der Kernmaterie bei hohen Temperaturen und Dichten und welche Phänomene zeigt Kernmaterie unter diesen Bedingungen? Experimente an der Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in Brookhaven , haben gezeigt, dass es möglich ist, durch Kollisionen von Goldkernen in einem Teilchenbeschleuniger das „Quark-Gluon-Plasma“ nachzubauen, die Urflüssigkeit, die in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall entsteht. Dieses Fluid ist nahezu „perfekt“, im Sinne des geringsten beobachteten Strömungswiderstands (technisch das Verhältnis von Viskosität zu Entropiedichte) aller bekannten Stoffe. Auch Schwerionenkollisionen werden an der Large Hadron Collider am CERN und weiterhin die Eigenschaften von Kernmaterie bei noch höheren Kollisionsenergien zu untersuchen.

Weitere Informationen finden Sie auf den Seiten der High Energy Theory Group und der High Energy Nuclear Group.

Wo befindet sich der Weltgerichtshof?

Hochenergie-Teilchenphysik

Die Hochenergieteilchenphysik, auch Elementarteilchenphysik genannt, ist seit langem eine der Stärken des Columbia Physics Department. Dieses Feld befasst sich mit den grundlegendsten Fragen zu den Elementarteilchen und -kräften in unserem Universum. Das Standardmodell beschreibt diese Teilchen und ihre Wechselwirkungen sehr detailliert und wird seit fast einem halben Jahrhundert in einer Vielzahl von Experimenten verifiziert, die in der Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider am CERN im Jahr 2012. Die eindeutigen Beweise für Phänomene mit Interpretationen, die außerhalb des Standardmodells liegen, wie Neutrinomassen, Dunkle Materie und Dunkle Energie, motivieren jedoch die Suche nach einer breiteren Theorie und noch unerwarteteren Ergebnissen. Der Large Hadron Collider erzeugt die energiereichsten Kollisionen aller Beschleuniger und die Untersuchung von Neutrinos mit einer Reihe von Experimenten bei Fermi National Accelerator Lab in den USA untersucht weiterhin ihre Massen und Eigenschaften. In der Zwischenzeit wurden direkte Suchexperimente in dunkler Materie wie z XENON stellen Theorien der Dunklen Materie auf den Prüfstand. Diese Experimente, verbunden mit Experimenten in Astrophysik und Kosmologie, sollten die notwendigen Hinweise liefern, um die Physik jenseits des Standardmodells zu verstehen.

Weitere Informationen finden Sie auf den Seiten der High Energy Theory Group , Particle Physics Group und Dark Matter Group.

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Angeschlossene Fakultät

Foto von Elena Aprile Foto von Elena AprileProfessor

Elena Aprile

Professor für Physik, Fachbereich Physik

Forschungsinteresse

Hochenergie-Kern-/Teilchenphysik Astrophysik, Gravitationswellen und Kosmologie

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