Die Teilchenphysik erforscht die fundamentalen Teilchen und Kräfte, aus denen das Universum besteht. Sie fragt, woraus Materie auf kleinsten Skalen aufgebaut ist und wie diese Teilchen miteinander wechselwirken. Das Feld wird durch das Standardmodell beschrieben, das Quarks, Leptonen und Bosonen umfasst. Quarks verbinden sich zu Protonen und Neutronen. Zu den Leptonen gehören Elektronen und Neutrinos. Bosonen übertragen Kräfte. Das Higgs-Boson verleiht den Teilchen Masse. Das Standardmodell ist eine der erfolgreichsten Theorien der Physik, aber es ist nicht vollständig. Es beinhaltet weder die Gravitation noch erklärt es Dunkle Materie oder Dunkle Energie.

Teilchenphysiker nutzen große Beschleuniger, um Teilchen mit hohen Energien aufeinanderprallen zu lassen. Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist mit seinem 27 Kilometer langen Ring der leistungsstärkste Beschleuniger. Detektoren von der Größe von Gebäuden erfassen die Trümmer der Kollisionen. Durch die Analyse dieser Trümmer entdecken Physiker neue Teilchen und überprüfen Theorien. Die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 war ein Triumph für die Physik. Aktuelle Forschung konzentriert sich auf Supersymmetrie, Kandidaten für Dunkle Materie und die Eigenschaften von Neutrinos. Die Teilchenphysik ist kostspielig und international. Sie erfordert länderübergreifende und jahrzehntelange Zusammenarbeit. Doch sie liefert Antworten auf einige der grundlegendsten Fragen nach dem Wesen der Realität.

Fakten zur Teilchenphysik

• Standardmodell. Quarks, Leptonen, Bosonen.
• Accelerators. Large Hadron Collider, 27 km Ring.
• Detectors. Kollisionstrümmer aufzeichnen.
• Higgs-Boson. Entdeckt im Jahr 2012.
• Offene Fragen. Dunkle Materie, dunkle Energie, Gravitation.

Teilchenphysik ist nicht dasselbe wie Kernphysik. Die Kernphysik untersucht Atomkerne. Die Teilchenphysik untersucht die Teilchen, aus denen Atomkerne und alles andere bestehen.