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Annihilation

Ein Vorgang, bei dem ein Teilchen mit seinem zugehörigen Antiteilchen zusammentrifft. Beide Teilchen verschwinden und die Gesamtenergie erscheint in anderer Form: als neues Teilchen/Antiteilchenpaar, oder als Gruppe von Mesonen, oder als isoliertes, neutrales Boson. Die entstehenden Teilchen können auch in beliebiger Kombination auftreten, sofern diese die Erhaltung von Energie, Impuls und der verschiedenen Arten von "Ladung" nicht verletzt.

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Antimaterie

Materie, die aus Antifermionen besteht. Man bezeichnet diejenigen Fermionen, welche in unserem Universum vorkommen als (normale) Materie und ihre Antiteilchen als Antimaterie. In der Theorie der Elementarteilchen gibt es keine a priori Unterscheidung zwischen Materie und Antimaterie. Die Asymmetrie des Universums bezüglich Materie und Antimaterie ist ein tiefgehendes Rätsel, für das wir noch keine sichere Erklärung gefunden haben.

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Antiquark

Das Antiteilchen eines Quarks.

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Antiteilchen

Zu den meisten Teilchenarten (und zu jedem Fermion) gehört ein weiteres Teilchen mit genau gleicher Masse, aber mit entgegengesetzten Werten für alle Arten von "Ladung" (Qantenzahlen). Dieses Teilchen wird Antiteilchen genannt. Das Antiteilchen eines Elektrons - zum Beispiel - ist ein Teilchen mit positiver elektrischer Ladung, welches Positron genannt wird. Zu den meisten Bosonen existieren ebenfalls Antiteilchen. Eine Ausnahme bilden diejenigen Teilchen, deren Werte für alle Ladungsarten null sind. Dazu gehört das Photon oder ein aus Quark und dem zugehörigen Antiquark zusammengesetztes Boson. In diesen Fällen kann nicht zwischen Teilchen und Antiteilchen unterschieden werden, sie sind ein und dasselbe Objekt.

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Astrophysik

Die Physik, die sich mit astronomischen Objekten - z. B. Sternen und Galaxien - beschäfrigt.

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Atomkern

Das Zentrum des Atoms, aufgebaut aus Neutronen und Protonen.

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Ausschliessungsprinzip von Pauli

Beschreibt die Tatsache, dass zwei Teilchen mit gleichem Quantenzustand nicht gleichzeitig am gleichen Ort existieren können. Teilchen, die diesem Prinzip unterworfen sind, heissen Fermionen. Teilchen, die diesem Prinzip nicht unterworfen sind, heissen Bosonen.

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Baryon

Ein Hadron, das aus drei Quarks aufgebaut ist. Das Proton (up-up-down) und das Neutron (up-down-down) sind beide Baryonen. Baryonen können auch zusätzliche Quark- Antiquarkpaare enthalten.

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Beschleuniger

Eine Maschine, die dazu benutzt wird, Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Die Teilchen erhalten dann, verglichen mit ihrer Ruh-masse, eine hohe Energie.

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B-Fabrik

Die B-Fabrik ist ein Beschleuniger am SLAC, der so konstruiert ist, dass er möglichst viele B Mesonen produzieren kann. Die Eigenschaften dieser B Mesonen werden mit Hilfe besonderer Detektoren untersucht.

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Big Bang Theorie

Englischer Ausdruck für die Urknall Theorie der Entstehung des Universums. Diese besagt, dass das sich ausdehnende Universum aus einem unendlich dichten und äusserst heissen Medium entstanden ist. Der Anfangspunkt dieser Entwicklung - die grosse Explosion - wird Urknall (engl. Big Bang) genannt.

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Boson

Ein Teilchen mit ganzzahligem Drehimpuls (spin) Spin wird in Einheiten von h-quer, i.e. Planck'sche Konstante dividiert durch 2 (spin =0, 1, 2, ...) gemessen. Alle Teilchen sind entweder Fermionen oder Bosonen. Zur Gruppe der Bosonen gehören Teilchen, welche die fundamentalen Wechselwirkungsprozesse (Kräfte) vermitteln, sowie zusammengesetzte Teilchem mit geradzahliger Anzahl von fermionischen Bauteilen (Quarks).

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Bottom Quark

Die fünfte Quarksorte (geordnet nach zunehmender Masse), mit einer elektrischen Ladung von -1/3 e.

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CERN

CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire), das wichstigste europäische Laboratorium für Teilchenpysik. Liegt in der Nähe von Genf.

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Charm Quark

Charm (c) ist der Name für die vierte Quark Sorte (geordnet nach zunehmender Masse). Seine elektrische Ladung beträgt +2/3 e.

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Collider

Ein Collider ist ein Beschleunigertyp, bei dem sich zwei Teilchenstrahlen in gegenläufiger Richtung bewegen. Die aufeinander zulaufenden Teilchen werden so gesteuert, dass sich Frontalkollisionen hoher Energie ereignen.

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Down Quark

Das down Quark (d) ist die zweite Quarkart (mit zunehmender Masse geordnet) Ihre elektrische Ladung beträgt -1/3 e.

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Dunkle Materie

Unbeobachtbare Materie im Universum, die keine messbare Strahlung emittiert. Aus der Messung der Umlaufszeiten von Sternen um das Zentrum ihrer zugehörigen Galaxien schliesst man, dass ungefähr 90% aller Materie in einer Galaxie zum Typ der Dunklen Materie gehört. Die Physiker vermuten, dass es auch Dunkle Materie im Raum zwischen den Galaxien geben muss. Ihr Nachweis ist jedoch äusserst schwierig.

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Einschluss

(Engl. confinement) Bezeichnet die auf die starken Wechselwirkung zurückgehende Tatsache, dass Quarks oder Gluonen nie isoliert angetroffen werden. Diese Teilchen existieren nur innerhalb farbneutraler, zusammengesetzter Objekte.

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Elektrische Ladung

Eine Quantenzahl, welche festlegt, ob ein Teilchen an der elektromagnetischen Wechselwirkung beteiligt ist.

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Elektromagnetische Wechselwirkung

Eine Wechselwirkung (Kraft), die beim Vorhandensein von elektrischen Ladungen auftritt. Der Begriff schliesst magnetische Wechselwirkungen mit ein.

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Elektron

Das bekannteste Lepton mit der elektrische Ladung -1. (Diese Ladung wird mit dem Symbol e bezeichnet und heisst "Elementarladung".) Das Elektron weist von allen elektrisch geladenen Teilchen die geringste Masse auf und ist daher absolut stabil.

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Elektroschwache Wechselwirkung

Im Standard Modell sind elektromagnetische und schwache Wechselwirkung miteinander verwandt (vereinigt). Dies wird durch den Begriff "elektroschwach" zum Ausdruck gebracht.

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Elementarteilchen

Ein Teilchen ohne innere Substruktur. Im Standard Modell sind das die Quarks, die Leptonen, die Photonen, die Gluonen, die W+ und W- Bosonen, sowie die Z Bosonen. Alle anderen Objekte sind aus diesen Teilchen zusammengesetzt.

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Erhaltung

Wenn eine physikalische Grösse vor und nach einer Teilchenreaktion denselben Wert aufweist, so wird sie "Erhaltungsgrösse" genannt. Beispiele derartiger Grössen sind: elektrische Ladung, Energie und Impuls.

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Event

Englisch; eigentlich "Ereignis". Tritt ein, wenn zwei Teilchen kollidieren oder ein einzelnes Teilchen zerfällt. Die Theorie kann die Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten verschiedener, möglicher events voraussagen, wenn eine grössere Zahl ähnlicher Kolllisionen betrachtet werden. Das Auftreten eines bestimmten, einzlnen events kann nicht vorhergesagt werden.

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Farb Ladung

Die Quantenzahl, welche festlegt, ob ein Teilchen an der starken Wechselwirkung teilnimmt. Quarks und Gluonen tragen Farb-Quantenzahlen, die von null verschieden sind.

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Fermilab

Fermi National Accelerator Laboratorium in Batavia, Illinois (liegt in der Nähe von Chicago). Das Institut ist nach Enrico Fermi, einem der Pioniere der Teilchenphysik, benannt.

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Fermion

Sammelname für Teilchen mit halbzahligem Eigendrehimpuls (spin) (1/2, 3/2, ...), gemessen in Einheiten von h - quer (Planck'sche Konstante h / 2). Ein Teilchen gehört entweder zur Gruppe der Fermionen oder der Bosonen. Fermionen gehorchen dem sogenannten "Auschliessungsprinzip von Pauli", welches besagt, dass zwei Fermionen im gleichen (Quanten-) Zustand nicht gleichzeitig am gleichen Ort existieren können. Manche Eigenschaften der Materie, die uns umgibt können auf die Wirkung dieses Pripzips zurückgeführt werden. Die Teilchen aus denen die Materie besteht, Elektronen, Protonen und Neutronen, sowie die fundamentaleren Teilchen. Quarks und Leptonen sind alle Fermionen

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Fest-target Experiment

Ein Experiment bei dem der Teilchenstrahl des Beschleunigers gegen ein feststehendes Ziel (engl. target) gelenkt wird. Das Target kann aus einem Festkörper oder aus einem Tank, welcher eine Flüssigkeit oder ein Gas enthält, bestehen. Auch Gas-Strahlen (gas-jets) im Vakuum sind als Festtargets im Gebrauch.

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Flavor

Eigentlich "Geschmacksrichtung". Ein Name, der die verschiedenen Quarkarten (up, down, strange, charm, bottom, top), sowie die verschiedenen Arten von Leptonen (Elektron, Myon, Tau) bezeichnet. Zu jedem Lepton flavor gehört ein entsprechender Neutrino flavor. Flavor bezeichnet, anders betrachtet, eine Quantenzahl, welche die verschiedenen Quark/Lepton-arten voneinander zu unterscheiden gestattet. Jeder Quark oder Lepton flavor hat verschieden grosse Masse.

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Fundamentale Wechselwirkung

Das Standard Modell kennt vier fundamentale Wechselwirkungen: stark, elektromagnetisch, schwach und die Gravitation. Diese vier Wechselwirkungen genügen, um alle beobachteten physikalischen Phänomene zu erklären. Die Theorie der Elementarteilchen sagt eine weitere Wechselwirkung voraus, welche für die Massen der Teilchen verantwortlich ist.

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Generation

Eine Einteilung der (elektrisch geladenen) Arten der Quarks und der Leptonen, geordnet nach zunehmender Masse. Die erste Generation umfasst das up und das down Quark, das Elektron und das Elektron -neutrino. Es gibt drei Generationen materieller Teilchen.

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Gluon

Das Austauschteilchen, welches die Starke Wechselwirkung bewirkt.

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Gravitation

Die Wechselwirkung zwischen Teilchen, die durch deren Masse/Energie verursacht wird.

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Graviton

Das Austauschteilchen, welches die Gravitatios-Wechselwirkung bewirkt. Bis heute noch nicht beobachtet

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Hadron

Ein Teilchen, bestehend aus Bausteinen, welche durch die Starke Wechselwirkung zusammengehalten werden (Quarks und/oder Gluonen). Dazu gehören Mesonen und Baryonen. Diese Teilchen sind der Starken Rest-Wechselwirkung unterworfen.

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Kaon

Ein Meson, welches aus einem strange (seltsamen) Quark und einem anti-up (oder anti-down) Quark, oder einem anti-strange Quark und einem up (oder down) Quark zusammengesetzt ist.

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Kosmologie

Die Wissenschaft von der geschichtlichen Entwicklung des Universums.

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Ladung

Eine Quantenzahl, welche ein Teilchen charakterisiert. Sie legt fest, ob das Teilchen an einem bestimmten Wechselwirkungsprozess teilnehmen kann. Ein Teilchen mit elektrischer Ladung nimmt an der elektromagnetischen, eines mit starker Ladung an der starken Wechselwirkung teil.

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Ladungserhaltung

Die Tatsache, dass elektrische Ladung weder erzeugt, noch vernichtet werden kann. Elektrische Ladung bleibt bei jedem Prozess in dem Teilchen umgewandelt werden erhalten.

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Lepton

Ein fundamentales Fermion, welches an der Starken Wechselwirkung nicht teilnimmt. Die elektrisch geladenen Leptonen sind: das Elektron (e-), das Myon (), das Tau (), und die zugehörenden Antiteilchen. Die Elektrisch neutralen Leptonen heissen Neutrinos ().

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LHC

Der "Large Hadron Collider" am CERN in Genf (Schweiz). LHC ist eine Maschine in der Protonen frontal mit Protonen zusammenstossen. Die Schwerpunktsenergie (center-of-mass energy) dieser Stösse beträgt etwa 14 TeV. Wenn die Maschine im Jahr 2004 in Betrieb genommen wird, ist sie der stärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Man hofft, dass damit einige der heutigen Geheimnisse der Teilchenphysik aufgedeckt werden können.

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Linacs

Eine Abkürzung für Linear accelerator (Linearbeschleuniger). Dieser Beschleunigertyp beschleunigt Teilchen längs einer geraden Strecke und benötigt daher keine Ablenkmagnete.

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Masse

Siehe Ruhmasse.

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Meson

Ein Hadron, welches aus einer geradzahligen Anzahl von Quark-antiquark Bausteinen besteht. Die Grundstruktur der meisten Mesonen ist ein Quark und ein Antiquark.

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Myon ()

Die zweite Art (flavor) elektrisch geladener Leptonen (geordnet nach zunehmender Masse). Die elektrische Ladung beträgt -1 e.

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Myon Kammer

Die äusserste Schicht eines Teilchendetektors in einem Collider Experiment. In ihr werden die Spuren geladener Teilchen aufgezeichnet. Mit Ausnahme der neutralen Neutrinos erreichen nur die vom Kollisionspunkt ausgehenden Myonen diese Detektorschicht.

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Neutral

Ein Objekt mit einer Nettoladung = 0. Wenn nicht anders bezeichnet, wird der Begriff im Zusammenhang mit elektrischen Ladungen verwendet.

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Neutrino ()

Ein Lepton ohne elektrische Ladung. Neutrinos nehmen nur an der Schwachen und an der Gravitations- Wechselwirkung teil. Sie sind daher sehr schwer nachzuweisen. Es sind drei Arten von Neutrinos bekannt. Alle weisen eine sehr geringe Masse auf.

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Neutron (n)

Ein Baryon, dessen elektrische Ladung = 0 ist. Das Neutron ist ein Fermion, zusammengesetzt aus zwei down Quarks und einem up Quark (diese werden durch Gluonen zusammengehalten). Das Neutron ist ein Bestandteil der Atomkerne. Isotope desselben chemischen Elements unterscheiden sich durch ihre verschiedene Anzahl von Neutronen im Kern.

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Photon ()

Das Austauschteilchen, welches die elektromagnetische Wechselwirkung bewirkt.

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Pion ()

Das Meson mit der geringsten Masse. Es tritt in drei verschiedenen elektrischen Ladungszuständen auf +1, -1, or 0.

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Positron (e+)

Das Antiteilchen des Elektrons.

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Proton (p)

Wohl das bekannteste Hadron, ein Baryon mit der elektrische Ladung +1 e. Diese ist entgegengesetzt, aber betragsmässig gleich derjenigen des Elektrons. Protonen sind aus zwei up Quarks und einem down Quark (zusammengehalten durch Gluonen) aufgebaut. Der Kern des Wasserstoffatoms ist ein Proton. Die Anzahl der Protonen im Atomkern bestimmt die Art eines chemischen Elements. Ein Atomkern der Ordnungszahl Z enthält Z Protonen.

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Quant

Die kleinste (diskrete) Portion irgend einer Menge. Elektrische Ladung, Impuls und Drehimpuls, aber auch allgemeinere Ladungen erscheinen in diskreten Portionen, die Quanten genannt werden.

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Quanten Mechanik

Eine Sammlung physikalischer Gesetze, die bei sehr kleinen Distanzen Gültigkeit haben.

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Quark (q)

Ein elementares Fermion, das der Starken Wechselwirkung unterliegt. Quarks haben elektrische Ladungen von entweder +2/3 (up, charm, top) oder -1/3 (down, strange, bottom) in Einheiten der Protonenladung e.

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Rest-Wechselwirkung

Eine Wechselwirkung zwischen Objekten, die (von aussen gesehen) keine Ladung tragen, aber intern aus geladenen Bausteinen bestehen. Viele chemische Substanzen wechselwirken auf Grund der elektromagnetischen Restwechselwirkung zwischen elektrisch neutralen Atomen. Die Starke Restwechselwirkung zwischen Protonen und Neutronen, hervorgerufen von den Starken Ladungen ihrer Quark Bausteine, ist für den Zusammenhalt des Atomkerns verantwortlich.

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Ruhmasse

Die Ruhmasse (m) bezeichnet diejenige Masse, definiert durch die Energie des ruhenden (ungebundenen) Teilchens, dividiert durch die Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat c2. Wenn Teilchenphysiker den Ausdruck "Masse" verwenden, dann ist immer die "Ruhmasse" (m) des betreffenden Objekts gemeint.

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Schwache Wechselwirkung

Diejenige Wechselwirkung, die für alle Prozesse verantwortlich ist, bei denen sich der "flavor" der Reaktionspartner ändert. Sie bewirkt die Instabilität der schweren Quarks und Leptonen, sowie der aus diesen Bausteinen zusammengesetzten Teilchen. Schwache Prozesse, bei denen flavor (oder elektrische Ladung) nicht ändert, wurden ebenfalls beobachtet.

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SLAC

Das "Stanford Linear Accelerator Center" in Stanford, Kalifornien.

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Spin

Das (quantisierte) innere Drehmoment eines Teilchens. Spin wird in Einheiten von h - quer (Planck'sche Konstante h / 2) gemessen.

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Stabil

Zerfällt nicht! Ein Teilchen ist dann stabil, wenn kein Prozess existiert, bei dem es verschwindet und an seiner Stelle andere Teilchen auftreten.

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Standard Modell

Eine Theorie der elementaren Teilchen und ihrer Wechselwirkungen, entwickelt von Physikern aus aller Welt. Einige Aspekte dieser Theorie werden auf dieser Webside beschrieben.

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Starke Wechselwirkung

Die Wechselwirkung, welche Quarks und Antiquarks, vermittelt durch Gluonen, zu Hadronen bindet. Starke Restwechselwirkung bewirkt die Kernkraft, welche Protonen und Neutronen im Atomkern zusammenhält.

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Strange Quark (s)

"Seltsames Quark", die dritte Sorte (flavor) von Quarks (geordnet nach zunehmender Masse). Seine elektrische Ladung beträgt -1/3 e.

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Subatomares Teilchen

Irgend ein Teilchen, das sehr viel kleiner ist als ein Atomkern.

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Synchrotron

Ein Typ von Teilchenbeschleuniger, in welchem die Teilchen auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius in synchronisierten Paketen (bunches) umlaufen und beschleunigt werden.

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Tau ()

Die dritte Sorte (flavor) geladener Leptonen (geordnet nach zunehmender Masse), mit einer elektrischen Ladung -1 e.

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Teilchen

Ein subatomares Objekt mit definierter Masse und Ladung.

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Teilchenspur

Die Aufzeichnung des Weges, den ein Teilchen im Detektor zurücklegt. (Engl. track)

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Teilchenstrahl

Ein Strahl von Teilchen, der in einem Beschleuniger erzeugt wird. In den meisten Beschleunigern besteht der Strahl aus Teilchenpaketen (clusters).

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Top Quark (t)

Die sechste Sorte (flavor) von Quarks (geordnet nach zunehmender Masse), mit einer elektrischen Ladung von 2/3 e. Seine Masse ist viel grösser als diejenige irgend eines Quarks oder Leptons.

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Tracking

Die (durch Computer berechnete) Rekonstruktion der Spur, die ein Teilchen im Detektor hinterlässt.

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Unschärfe Prinzip

Ein von Heisenberg formuliertes Prinzip der Quantentheorie, welches besagt, dass es unmöglich ist gleichzeitig sowohl den Ort x und den Impuls p eines Objekts zu kennen. Dasselbe gilt auch für Energie und Zeit (vgl. virtuelle Teilchen).

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Up Quark

Die Quarksorte (flavor) mit der kleinsten Masse. Die elektrische Ladung beträgt 2/3 e.

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Virtuelle Teilchen

Ein Teilchen, welches nur während einer äusserst kurzen Zeitspanne in einem intermediären Prozess auftritt. Dann gilt das Unschärfeprinzip von Heisenberg . Dieses erlaubt eine scheinbare Verletzung des Energiesatzes. Wenn jedoch nur der Anfangs- und der Endzustand des betreffenden Teilchenzerfalls beobachtet wird, ist der Energiesatz wieder erfüllt.

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W+, W- Boson

Eines der Austauschteilchen, welches die Schwache Wechselwirkung bewirkt. Es tritt bei allen Schwachen Prozessen, bei denen sich die elektrische Ladung der Partner ändert, auf.

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Wechselwirkung

Ein Prozess bei dem ein Teilchen zerfällt oder auf Grund der Anwesenheit eines weiteren Teilchens eine Kraft erfährt (z.B. eine Kollision). Die vier fundamentalen Wechselwirkungen sind: Gravitation, elektromagnetische WW, starke WW, und schwache WW.

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Z Boson

Ein Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung. Es bewirkt alle schwachen Prozesse, bei denen der Teilchen "flavor" nicht ändert.

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Zerfall

Ein Vorgang, bei dem ein Teilchen verschwindet. An seiner Stelle treten andere Teilchen auf. Die Summe der Massen dieser neu entstandenen Teilchen ist immer kleiner als die Masse des ursprünglichen Teilchens.

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