
\chapter{Erklärung einiger Stichworte}
% Version vom 13.10.08

\paragraph{Antiteilchen}
Zu jeder Teilchenart gehört eine Antiteilchen-Art. Masse, Spin und 
Lebensdauer sind jeweils gleich, aber die Ladungsvorzeichen sind einander entgegengesetzt; das (ungeladene) Photon ist mit seinem Antiteilchen identisch. Trifft ein Teilchen mit einem Antiteilchen seiner Art zusammen, so können sie sich gegenseitig vernichten; die Energie wird in Quarks, Leptonen oder Photonen umgesetzt. Deshalb existieren innerhalb der gewöhnlichen Materie keine Antiteilchen. Sie lassen sich aber kurzzeitig mittels hoher Energien erzeugen und durch geeignete Instrumente nachweisen. In Speicherringen kann man starke Ströme von Antiteilchen -- Antielektronen, auch Positronen genannt, oder Antiprotonen -- sogar für viele Stunden kreisen lassen und Experimente damit ausführen.    
\index{Antiteilchen}

\paragraph{Austauschteilchen}
Spezielle Teilchen, auch Bosonen genannt, die von Materieteilchen (Quarks, 
Elektronen) ausgesendet und absorbiert werden können. Auf dem ständigen 
Austausch solcher Teilchen beruhen die Kräfte und andere Wechselwirkungen 
zwischen den 
Materieteilchen. Zu jeder der Grundkräfte gehören ein oder mehrere 
spezifische Austauschteilchen: Zur elektromagnetischen Kraft das Photon, zur 
starken Kraft das Gluon, zur schwachen Kraft das $W$- und das $Z$-Boson. Auch 
für die Gravitationskraft nimmt man die Existenz eines Austauschteilchens 
\glq{}Graviton\grq{} an, doch bleibt dies bisher eine Hypothese.\index{Austauschteilchen}  

\paragraph{B-Mesonen}\index{B-Mesonen}

Mesonen, bei denen entweder das Quark oder das Antiquark ein schweres $b$- 
(oder $\bar{b}$)-Quark -- auch \glqq{}Bottom\grqq{}-Quark genannt -- ist.  

\paragraph{Beschleuniger}\index{Beschleuniger}

Anlagen, in denen elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen oder Protonen durch elektromagnetische Felder auf hohe Energien gebracht werden. Die Forschung benötigt sie zur Untersuchung von Teilchen und deren Wechselwirkungen und entwickelt sie beständig weiter. Vielfach dienen sie auch als Quelle von intensiver elektromagnetischer Strahlung -- der Synchrotronstrahlung. Mehr und mehr zeigt sich der Nutzen von Teilchenbeschleunigern für verschiedenartigste Anwendungen, 
etwa in der medizinischen Therapie und für Materialuntersuchungen und 
-behandlungen.   

\paragraph{Bosonen}\index{Bosonen}
$\rightarrow$ Austauschteilchen  

\paragraph{CERN}\index{CERN}

Conseil Europ\'een pour la Recherche Nucl\'eaire, Europäische Forschungseinrichtung, gegründet 1954, das zentrale 
Forschungsinstitut für die europäische Hochenergiephysik in Genf. \index{CERN} Deutschland ist eines der Mitgliedsländer der Organisation CERN. 
Das CERN baut und betreibt große Beschleunigeranlagen. Eine der ersten war 
das PS (Proton Synchrotron)\index{PS},
ein 28~GeV Protonenbeschleuniger. 
Es folgte der ISR\index{ISR}, ein
Proton-Proton-Speicherring (die Abkürzung steht für \glq{}Intersecting
Storage Rings\grq{}) und das SPS (\glq{}Super-Protonen-Synchrotron\grq{}). Mit der letzteren 
Maschine gelang, nach dem Umbau zu einem Proton-Antiproton-Speicherring, 
die Entdeckung der schwachen Vektorbosonen $W$ und $Z$ im Jahr 1983.  Es 
folgte der Bau und 
Betrieb des LEP\index{LEP} (\glq{}Large Electron Positron Machine\grq{}), des größten 
Elektron-Positron-Speicherrings mit einer Energie von $2 \times 100$~GeV. Im 
Jahr 2009 soll am CERN der LHC (\glq{}Large Hadron Collider\grq{})\index{LHC} in Betrieb 
gehen, ein Proton-Proton
Speicherring von $2 \times 7000$~GeV Energie, der weltweit mit Abstand 
größte Speicherring.  

\paragraph{DESY} 

Deutsches Elektronen-Synchrotron, eine der 15 Forschungseinrichtungen in der 
Helmholtz-Gemeinschaft. Außerdem gebräuchlich als Name für den ersten 
Elektronenbeschleuniger des Forschungszentrums.\index{DESY}

\paragraph{Detektor}   

In der Teilchenphysik eine zumeist sehr komplexe Anordnung aus verschiedenen einzelnen Instrumenten zur Untersuchung von Elementarteilchen-Prozessen. Die Spuren der Teilchen werden elektronisch aufgezeichnet, ihre Energien bestimmt und die
 Daten mit Hilfe eines angeschlossenen Rechnersystems analysiert. Am
Aufbau eines solchen Detektors sind heutzutage Hunderte von Wissenschaftlern, 
Ingenieuren, Technikern und Studenten beteiligt.\index{Detektor}

\paragraph{Elektromagnetische Wechselwirkung}  

Eine der vier fundamentalen Wechselwirkungen der Natur. Sie erzeugt Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zwischen elektrisch geladenen Teilchen und hält so zum Beispiel  Elektronen in ihren Bindungszuständen in den Atomen und 
Molekülen. Die elektromagnetische Wechselwirkung liegt auch den chemischen und biologischen Prozessen zugrunde. Sie kommt dadurch zustande, dass elektrisch geladene Teilchen untereinander $\rightarrow$ Photonen (Lichtquanten) austauschen.\index{Wechselwirkung, elektromagnetische}

\paragraph{Elektron}  

Stabiles, elektrisch negativ geladenes Elementarteilchen aus der Gruppe der Leptonen. Träger des elektrischen Stromes. Zusammen mit Proton und Neutron ein Grundbaustein aller Atome.\index{Elektron}


\paragraph{Elementarteilchen}  

Man unterscheidet Materie- und Kraftteilchen. Erstere bilden die kleinsten 
Einheiten der Materie. Im Urknall entstanden, ist der größere Teil von ihnen 
nach Bruchteilen von Sekunden wieder zerfallen oder durch das Zusammentreffen
 mit Antiteilchen vernichtet worden. Von den wenigen verbliebenen 
stabilen Teilchenarten bilden zwei Arten von Quarks und die Elektronen die 
gesamte beständige Materie. Die \glq{}ausgestorbenen\grq{} Teilchenarten lassen sich aber durch Beschleuniger für kurze Zeit wieder erzeugen. Die Kraftteilchen werden zwischen Materieteilchen ausgetauscht und vermitteln so die Kräfte zwischen ihnen ($\rightarrow$ Austauschteilchen).\index{Elementarteilchen}

\paragraph{Elementarteilchenphysik}  

Dasjenige Gebiet der Physik, das sich mit den fundamentalen Bausteinen der Materie und den zwischen ihnen wirkenden Kräften befasst. Man spricht auch von \glqq{}Hochenergiephysik\grqq{}, denn die wichtigsten instrumentellen Hilfsmittel sind Teilchenbeschleuniger, in denen elektrisch geladene Teilchen auf hohe Energien beschleunigt und zur Untersuchung ihrer Struktur und ihrer Wechselwirkungen zur Kollision gebracht werden. In den so durchgeführten Experimenten werden die dabei ablaufenden Prozesse mit $\rightarrow$ Detektoren beobachtet und untersucht.  

\paragraph{EMBL}\index{EMBL}

European Molecular Biology Laboratory, Europäische Forschungseinrichtung für 
Molekularbiologie mit Sitz in Heidelberg. Sie unterhält eine Außenstation am 
DESY zur Nutzung der Synchrotronstrahlung.  

\paragraph{Energie, MeV, GeV}  

\index{Elektronvolt}\index{eV}\index{MeV}\index{GeV}
In der Kern- und Teilchenphysik ist als Energiemaß für einzelne Teilchen das Elektronvolt (eV) gebräuchlich. Es ist derjenige Energiebetrag, den ein 
Teilchen mit einer elektrischen Ladung von der Größe der Elementarladung (also z.\,B. ein Elektron oder ein Proton) beim Durchlaufen einer elektrischen 
Potentialdifferenz von 1~V gewinnt. In \glq{}makroskopischen\grq{} Energieeinheiten 
ausgedrückt ist 1~eV = $1,602 \cdot 10^{-19}$ J. Gebräuchlich sind auch 
Angaben in MeV (1~MeV = $10^6$ eV) und GeV (1~GeV = $10^9$~eV). 
Einige Beispiele zur Illustration der Größenordnungen: Die Quanten des 
sichtbaren Lichtes haben Energien im Bereich von einigen eV, die von 
Röntgenstrahlen von einigen 1000~eV. Die Ruhemasse des Elektrons entspricht 
einer Energie von etwa 0,5~MeV, die eines Protons von etwa 1~GeV. Bei 
chemischen 
Reaktionen werden auf atomarer oder Teilchenebene typischerweise Energien im 
eV-Bereich, bei Kernreaktionen im MeV-Bereich und bei 
Elementarteilchen-Prozessen im GeV-Bereich umgesetzt. In Beschleunigern 
können Teilchen auf Energien bis zu mehreren 1000~GeV 
hochbeschleunigt werden. In der kosmischen Strahlung wurden Teilchen mit 
Energien von bis zu $10^{20}$ eV beobachtet.\index{Energie}

\paragraph{FNAL}\index{FNAL}\index{Fermilab}   

Fermi National Accelerator Laboratory, amerikanisches Forschungszentrum
in Batavia bei Chicago, Illinois. Es baute und betreibt einen 
Proton-Antiproton-Speicherring mit $2 \times 1000$~GeV Energie, die bis zur
Inbetriebnahme des LHC am CERN größte 
Anlage dieser Art. Hier wurde 1994 das top-Quark entdeckt.
Unter seinem Direktor R. R. Wilson leistete das Laboratorium auch 
Pionierarbeit beim Bau supraleitender Magnete für große Beschleuniger.\index{Supraleitung}\index{Wilson}


\paragraph{Freie-Elektronen-Laser (FEL)}\index{Freie-Elektronen-Laser}\index{FEL}

Neuartige Strahlungsquelle für den Ultraviolett- und Röntgenbereich. Ein 
Elektronenstrahl hoher Energie wird durch ein Magnetfeld mit periodisch 
wechselnder Polarität geführt, wodurch Bahnschwingungen der \glq{}freien\grq{} 
(ungebundenen) Elektronen erzeugt werden. Die abgestrahlte $\rightarrow$ 
Synchrotronstrahlung bildet durch Überlagerung ein sehr intensives, 
kohärentes Strahlungsfeld. Die neuesten Entwicklungen, wie sie beim DESY 
vorangetrieben werden, verwenden supraleitende Linearbeschleuniger als Quellen 
für Elektronenstrahlen extrem hoher Dichte. Mittels Magnetstrukturen von bis 
zu Hunderten von Metern Länge lässt sich damit in einem einzigen Durchlauf 
der Elektronen kohärente Strahlung erzeugen; man benötigt keine Spiegel und 
erhält einen Laser mit kontinuierlich einstellbarer Wellenlänge und enorm 
hoher 
Intensität und Brillianz. Ein 
solches Instrument erschließt Anwendungen in breiten Bereichen der 
Grundlagenforschung wie auch der angewandten Wissenschaften. Ein FEL für den 
Vakuum-Ultraviolettbereich (VUV-FEL, FLASH) ist bereits beim DESY in 
Betrieb. Das große Zukunftsprojekt ist der Bau eines 3~km langen 
europäischen XFEL für den harten Röntgenbereich.       

\paragraph{Gluonen}\index{Gluon}

Die $\rightarrow$ Austauschteilchen der starken Wechselwirkung (von \glqq{}glue\grqq{}, engl. für \glqq{}Leim\grqq{}). Die Gluonen wurden 1979 am DESY erstmals direkt nachgewiesen. 

\paragraph{Hadronen}   

\index{Hadron}\index{Pion}
Dies sind Teilchen, welche der starken Wechselwirkung unterliegen.
Beispiele sind das Proton und das Neutron, die Bausteine der Atomkerne.
Die Kernkräfte, welche zwischen ihnen herrschen, gehen auf die
Kräfte der Quantenchromodynamik (QCD) zurück. Die Hadronen selbst sind aus 
Quarks, Antiquarks und Gluonen aufgebaut. Da es für deren Zusammensetzung viele verschiedene Möglichkeiten gibt, existieren neben Proton und Neutron viele
weitere Arten von Hadronen. Diese spielen im Aufbau der gewöhnlichen Materie so gut wie keine Rolle, doch treten sie als Zwischenprodukte bei Kern- und Elementarteilchenreaktionen auf -- in der Natur auch bei zahlreichen astrophysikalischen Prozessen. Aus ihrer Untersuchung leiten sich alle unsere Erkenntnisse über 
die Quarks und ihre Wechselwirkungen her. Das vielleicht wichtigste dieser zusätzlichen Hadronen ist das Pion, das leichteste unter den
Hadronen. Es hat etwa 1/7 der Masse des Protons. Die meisten Hadronen in den
Teilchenschauern (Jets) sind Pionen.  

\paragraph{Halte-Theorem}  

\index{Halte-Theorem}
Das Theorem sagt, dass es keinen Algorithmus gibt, welcher in der Lage ist zu 
entscheiden, ob ein vorgelegtes beliebiges Programm zusammen mit einer 
beliebigen (endlichen) Eingabedatei nach einer endlichen Zahl von Schritten
anhalten wird.  

\paragraph{HASYLAB}  

\glqq{}Hamburger Synchrotronstrahlungslabor\grqq{}. Eine DESY-Einrichtung, in der  
Synchrotronstrahlungs-Experimente vorbereitet, koordiniert und durchgeführt 
werden.   

\paragraph{Helmholtz-Gemeinschaft}  

Die \glqq{}Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren\grqq{} HGF ist der 
Dachverband 
von 15 großen deutschen Forschungszentren, zu denen auch DESY gehört. Diese 
Zentren sind vorrangig aus öffentlichen Mitteln finanziert und betreiben 
große Anlagen oder bearbeiten komplexe Projekte, an denen auch Universitäten,
 andere Forschungseinrichtungen des In- und Auslands sowie Industriefirmen 
beteiligt sind. Der Namenspatron der Gemeinschaft, Hermann von Helmholtz 
(1821--1894), war ein bedeutender Physiker, dem die Menschheit eine große 
Zahl erstrangiger Entdeckungen in der Physik und der Physiologie verdankt, zum 
Beispiel den Satz von der Erhaltung der Energie, und 
Erfindungen wie den Augenspiegel und das Ophthalmometer.\index{HGF}\index{Helmholtz-Gemeinschaft HGF}

\paragraph{Hochenergiephysik}  

$\rightarrow$ Elementarteilchenphysik  

\paragraph{Jet}  

In der Teilchenphysik ein Bündel  hochenergetischer $\rightarrow$ 
Hadronen, meist Pionen, das auf seinen Ursprung aus einem energiereichen 
Quark, Antiquark oder Gluon hinweist.\index{Jet}


\paragraph{KEK}   

Japanisches Hochenergie-Forschungszentrum, an dem ein 
Elektron-Positron-Speicherring \glq{}TRISTAN\grq{} als Nachfolgemaschine von PETRA 
gebaut wurde. Heute wird dort eine B-Fabrik (ein Speicherring hoher 
Luminosität
zur Untersuchung von $B$-Mesonen) betrieben und außerdem ein 
 Synchrotronstrahlungs-Laboratorium.\index{KEK}  

\paragraph{Kollaboration}  

Aus dem Englischen übernommene Bezeichnung für eine große, in der Regel international zusammengesetzte Arbeitsgruppe aus oft Hunderten von Teilchenphysikern, die gemeinsam ein Experiment mit einem $\rightarrow$ Detektor an einem $\rightarrow$ Beschleuniger durchführen. Die in der Teilchenphysik angewendeten Technologien sind mittlerweise so komplex geworden, dass die Forschungsarbeiten ohne die Zusammenarbeit großer Gruppen aus Spezialisten verschiedener Gebiete nicht 
möglich wären.\index{Kollaboration}


\paragraph{Kräfte}  

Es gibt vier Arten von fundamentalen $\rightarrow$ Wechselwirkungen, auf die 
sich alle bekannten Kräfte zwischen Materieteilchen zurückführen lassen: 
Die elektromagnetische, die starke, die schwache Kraft sowie die Schwerkraft. 
Kräfte zwischen Materieteilchen entstehen dadurch, dass diese untereinander 
Kraftteilchen ($\rightarrow$ Austauschteilchen) austauschen.\index{Krafte@Kräfte}

\paragraph{Ladung}  

In der Teilchenphysik diejenige Eigenschaft von Elementarteilchen, welche die 
Quelle für ihre Wechselwirkungen darstellt und ihre Stärke bestimmt. Es 
gibt drei Arten: 
Die elektrische, die schwache und die starke Ladung (auch \glq{}Farbladung\grq{} 
genannt).
\index{Ladung}

\paragraph{Leptonen}  

Neben den Quarks ist das $\rightarrow$ Elektron, das leichteste der Leptonen, einer der Grundbausteine der Materie. Die Familie der Leptonen enthält aber insgesamt drei Paare von Teilchen, deren jedes aus einem elektrisch geladenen, dem Elektron eng verwandten Teilchen sowie einem $\rightarrow$ Neutrino besteht: Elektron und Elektron-Neutrino, Myon und Myon-Neutrino, sowie Tau und Tau-Neutrino. Myonen sind hauptsächlich für den auf der Erdoberfläche ständig vorhandenen Strahlungsuntergrund durch die kosmische Strahlung verantwortlich. Neutrinos 
kommen in großer Zahl aus der Sonne zu uns, aber da sie nur schwache 
Wechselwirkungen haben, bemerkt man dies normalerweise nicht.
\index{Lepton}

\paragraph{LHC}\index{LHC}

Der \glq{}Large Hadron Collider\grq{} ist die weltweit größte und höchstenergetische Teilchen-Kollisionsanlage. Sie wird am $\rightarrow$ CERN gebaut. In ihr können Protonen auf Energien von bis zu 7000~GeV beschleunigt werden. In zwei evakuierten 27~km langen ringförmigen Vakuumkammern laufen die Strahlen der beschleunigten Protonen in einander entgegengesetzten Richtungen um und kollidieren miteinander in vier \mbox{$\rightarrow$ Wechselwirkungszonen}. Dort sind die $\rightarrow$ Detektoren zur Beobachtung der Reaktionen installiert. Bei den gewaltigen supraleitenden Magneten, mit deren Hilfe die Protonen im LHC auf ihrer Bahn geführt werden, handelt es sich um Weiterentwicklungen der HERA-Magnete.    

\paragraph{Linearbeschleuniger}  

Lineare Beschleuniger-Struktur von Vakuumkammern und Beschleunigungsstrecken 
mit elektrischen Feldern; sie bündeln und beschleunigen elektrisch geladene 
Teilchen wie Elektronen und Protonen.  

\paragraph{Luminosität}  \index{Luminosität}  

Die Luminosität $L$ ist ein Maß für die Häufigkeit von
Kollisionen in einem Speicherring. Ist $\sigma$ der
Wirkungsquerschnitt für eine bestimmte Reaktion, so ist die
Zahl der Reaktionen/Sekunde $N$ dieser Reaktion in einem
Speicherring gegeben durch
\begin{equation}
N=\sigma \cdot L.
\end{equation}
Die Luminosität hat also die Dimension cm$^{-2}$s$^{-1}$. \\
Die von einem Speicherring über einen Zeitraum $T$ gelieferte
integrierte Luminosität ist
\begin{equation}
L_{int}=\int_0^T L\,dt .
\end{equation}
Ihre Dimension ist cm$^{-2}$, und mit 1 nb $=10^{-33}$cm$^2$, 
 1 pb $=10^{-36}$cm$^2$, wird sie gewöhnlich in nb$^{-1}$ bzw.
pb$^{-1}$ angegeben.  

\paragraph{Materie}  

Alle bekannte Materie besteht aus den Grundbausteinen Quarks und Leptonen, von denen jeweils sechs verschiedene Arten gefunden worden sind. Die Materie unserer Erde ist hauptsächlich aus Protonen, Neutronen und Elektronen aufgebaut, den Bausteinen aller Atome. Die Protonen und Neutronen ihrerseits bestehen aus up- und down-Quarks, während die Elektronen nach heutiger Kenntnis elementarer Natur 
sind.\index{Materie}


\paragraph{Meson}  

Ein $\rightarrow$ Hadron, das aus einem Quark und einem Antiquark besteht. Die 
Mesonen treten als Reaktionsprodukte hochenergetischer Prozesse auf. Sie sind 
instabil und zerfallen sehr rasch; dennoch können sie 
in Detektoren beobachtet werden. Besonders häufig findet man das Pion, es 
besteht aus den leichtesten Quark-Antiquark-Paaren und ist vielfach das Produkt von Zerfällen schwererer Hadronen; bei seinen Zerfällen entstehen schließlich
 Elektronen, Photonen und Neutrinos.\index{Meson}

\paragraph{Neutrino}  

Elementarteilchen aus der Gruppe der $\rightarrow$ Leptonen. Zu jeder 
elektrisch geladenen Leptonen-Spezies gehört eine Neutrino-Spezies mit der 
elektrischen
Ladung Null. Neutrinos haben außerordentlich kleine, aber doch endliche Massen, die allerdings noch nicht genau bekannt sind. Neutrinos unterliegen allein der schwachen Wechselwirkung und können Materie deshalb nahezu ungehindert durchdringen -- sogar den gesamten Erdball. Die Sonne strahlt eine riesige Zahl von Neutrinos aus, so dass unser Körper in jeder Sekunde von Milliarden von ihnen getroffen wird.\index{Neutrino}


\paragraph{Neutron}  

Elektrisch nicht geladenes Teilchen, das aus Quarks zusammengesetzt ist. Die 
Neutronen bilden zusammen mit den Protonen die Atomkerne.
\index{Neutron}


\paragraph{Nukleon}  

Oberbegriff für $\rightarrow$ Neutron und $\rightarrow$ Proton, die Bausteine der Atomkerne.\index{Nukleon}

\paragraph{Parallelrechner}  

Ein Rechner, bei dem ein Programm gleichzeitig durch mehrere miteinder 
kommunizierende Prozessoren abgearbeitet wird. Die Rechenzeit kann dadurch 
erheblich verkürzt werden. Als \glq{}massiv-parallele Rechner\grq{} werden 
Spezialrechner bezeichnet, die zum Einsatz kommen, wenn sich mathematische 
Probleme in immer wiederkehrende gleiche Rechenschritte strukturieren lassen, 
die auf eine große Datenmenge angewendet werden müssen.\index{Parallelrechner}


\paragraph{Photon, Lichtquant}  

$\rightarrow$ Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung. Das Photon ist masselos und elektrisch neutral.\index{Photon}


\paragraph{Positron}  

Das Antiteilchen des Elektrons, deshalb elektrisch positiv geladen.\index{Positron}

\paragraph{Proton}  

Elektrisch positiv geladenes Teilchen, das aus Quarks zusammengesetzt ist. Die Protonen bilden zusammen mit den Neutronen die Atomkerne. Das Proton und 
sein Antiteilchen, das Antiproton, sind die einzigen, im freien Zustand stabilen $\rightarrow$ Hadronen.\index{Proton}

\paragraph{QCD (Quantenchromodynamik)}   

\index{Quantenchromodynamik}\index{QCD}\index{Quark}\index{Gluon}
Sie ist die Quantentheorie der starken Wechselwirkung zwischen Quarks.
Die Kräfte zwischen Quarks kommen durch den Austausch von Gluonen, den Feldquanten der starken Wechselwirkung, zustande. Dies ist analog zu den elektromagnetischen Kräften zwischen geladenen Teilchen, die durch Austausch von Quanten des elektromagnetischen Feldes, der Photonen, zustande kommen. Der elektrischen Ladung (genauer ihrem Quadrat) analog ist die Kopplungskonstante $\alpha_s$ der starken Wechselwirkung.
Die anziehenden QCD-Kräfte sind es, welche die Quarks im Proton zusammenhalten. Diese Kräfte sind nicht nur viel stärker als die elektromagnetischen Kräfte, sondern sie tendieren auch, anders als die elektromagnetischen Kräfte, mit wachsender Entfernung nicht gegen Null. Deshalb ist es unmöglich, gegen diese Kräfte ein einzelnes Quark aus einem Proton herauszulösen. Falls man es etwa durch einen sehr starken Stoß eines hochenergetischen Elektrons doch versucht, wandelt sich das gestoßene hochenergetische Quark in ein Bündel von normalen 
Hadronen um, einen sogenannten $\rightarrow$ \glq{}Jet\grq{}. Ein einzelnes freies Quark 
kann deshalb niemals beobachtet werden.  

\paragraph{Quarks}\index{Quark}

Fundamentale Bausteine der Materie. Wie bei den Leptonen gibt es sechs 
verschiedene Arten, zusammengefasst in drei Paare: Das up- und das down-, das 
charme- und das strange-, sowie schließlich das top- und das bottom-Quark. 
Quarks treten niemals als freie Teilchen auf, sondern stets entweder in der 
Form von Quark-Antiquark-Paaren ($\rightarrow$ \glq{}Mesonen\grq{}) oder als 
Dreierkombinationen aus drei Quarks (\glq{}Baryonen\grq{}); der 
Oberbegriff für diese aus Quarks und Antiquarks gebildeten Agglomerate ist 
$\rightarrow$ \glq{}Hadronen\grq{}. Dazu gehören auch die $\rightarrow$ Protonen und 
$\rightarrow$ Neutronen, die Bausteine der 
Atomkerne; diese sind aus up- und down-Quarks zusammengesetzt. Die Quarks
im Proton und Neutron, allgemein in den Hadronen, werden durch Austausch von 
Gluonen aneinander gebunden.  

\paragraph{Reaktionen und Ereignisse}\index{Reaktionen}\index{Ereignisse}

In einem Beschleuniger-Experiment kann es beim Zusammenstoß zweier Teilchen
 durch ihre Wechselwirkung zu verschiedenartigen Reaktionen kommen. Beispiele
 für mögliche Reaktionen sind die elastische Streuung, die Abstrahlung oder
 die Erzeugung neuer Teilchen. Wird eine solche Reaktion in einem Detektor
 registriert, dann spricht man von der Beobachtung eines \glq{}Ereignisses\grq{}.    

\paragraph{Schwache Wechselwirkung}  

Eine der fundamentalen Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen. Sie ermöglicht die Energieerzeugung durch Kernfusion in den Sternen und damit das Leuchten der Sonne, und sie verursacht den Zerfall mancher Atomkerne und damit die Radioaktivität. Die schwache Wechselwirkung beruht auf dem Austausch der \glq{}schwachen Bosonen\grq{} $W$ und $Z$.\index{Wechselwirkung, schwache}

\paragraph{SLAC}   

\index{SLAC}\index{Panofsky}
Stanford Linear Accelerator Center, amerikanisches Forschungszentrum in
Stanford, Kalifornien. Es wurde 1961 von W. K. H. Panofsky gegründet und 
besitzt den weltweit größten, zwei Meilen langen 
Elektronen-Linearbeschleuniger. Auch im Speicherringbau wurde hier 
Pionierarbeit geleistet. Am SPEAR-Speicherring des SLAC, einer mit DORIS 
vergleichbaren Anlage, wurde 1974 das J/$\psi$ und kurz darauf das Tau-Lepton 
entdeckt. Der nächste Speicherring des Zentrums, PEP, stand in direkter 
Konkurrenz zu PETRA. Auch die ersten Elektron-Positron-Kollisionen mit 
Linearbeschleunigern gelangen hier, wobei der große Linearbeschleuniger 
zweifach genutzt und damit 1989 das $Z$-Boson erzeugt wurde. Eine weitere 
Innovation war in den Jahren nach 2000 der Bau einer \glq{}B-Fabrik\grq{}, eines asymmetrischen Speicherrings sehr hoher Luminosität speziell für die Erzeugung von $\rightarrow$ B-Mesonen. Wie beim DESY gibt es auch am SLAC ein Forschungsprogramm mit der 
Synchrotronstrahlung, für das ebenfalls ein Röntgenlaser vorgesehen ist.   

\paragraph{Speicherring}  

Anlage mit einer ringförmigen evakuierten Röhre, in der auf hohe Energien beschleunigte Elektronen oder Protonen über Stunden umlaufen können. 
Speicherringe werden für Experimente der Teilchenphysik sowie zur Erzeugung 
von Synchrotronstrahlung eingesetzt.\index{Speicherring}

\LARGEpage
\paragraph{Spin}  

Eigendrehimpuls von Elementarteilchen, die wie ein Kreisel um sich selbst zu 
rotieren scheinen. Der Spin kann nur bestimmte gequantelte Werte annehmen. Bei 
den Quarks und Leptonen hat er den festen Wert $h/4\pi$ 
($h$ = Plancksche Konstante).\index{Spin}


\paragraph{Standardmodell}  

Die heutige, sehr gut bestätigte, wenngleich vorläufige Theorie der Elementarteilchen -- das heißt ihrer schwachen, elektromagnetischen und starken Wechselwirkungen. Sie beschreibt diese zwar sehr genau, hat aber für viele
grundlegende Zusammenhänge der Teilchenphysik, etwa die Systematik der
Quark- und Leptonfamilien, keine Erklärung zu bieten.\index{Standardmodell}

\paragraph{Starke Wechselwirkung}  

Die stärkste der fundamentalen Wechselwirkungen, die aber nur zwischen $\rightarrow$ Quarks und $\rightarrow$ Gluonen wirkt; Leptonen und Photonen \glq{}spüren\grq{} sie nicht. Die durch die starke Wechselwirkung hervorgerufenen Kräfte halten die Quarks im Innern der Protonen und Neutronen, der Bausteine der Atomkerne, sowie die Atomkerne selbst zusammen. Die starke Wechselwirkung kommt durch den Austausch von Gluonen zwischen den Quarks zustande. Siehe auch $\rightarrow$ QCD 
(Quantenchromodynamik) und $\rightarrow$ Hadronen.\index{Wechselwirkung, starke}  


\paragraph{Streuung / Streuprozess}  

Vorgang bei der Kollision von Teilchen in Experimenten an Beschleunigern und Speicherringen. Das \glq{}gestreute\grq{}, also abgelenkte Teilchen (z. B. ein Elektron) überträgt einen Teil seines Impulses und seiner Energie auf das streuende Teilchen (z. B. ein Proton), wobei zugleich neue Teilchen erzeugt werden können. Ein
Streuprozess ohne Abstrahlung oder Erzeugung neuer Teilchen heißt \glq{}elastisch\grq{}.
\index{Streuung}

\paragraph{Supraleitung}  

Eigenschaft einiger Metalle und keramischer Materialien, bei meist sehr tiefen Temperaturen ideale elektrische Leiter zu werden, durch die ein elektrischer Strom verlustfrei fließen kann. Moderne Beschleuniger nutzen supraleitende Magnete und Hochfrequenzresonatoren, die bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt arbeiten.\index{Supraleitung}

\LARGEpage
\paragraph{Synchrotron}  

Die moderne Version der Ringbeschleuniger. Die Bahn des umlaufenden Teilchenstrahls bleibt während der Beschleunigung nahezu unverändert. Um die Teilchen 
auf ihrer Bahn zu halten, ist ein Magnetfeld erforderlich, das synchron mit der
 Energiezunahme anwächst.\index{Synchrotron}


\paragraph{Synchrotronstrahlung}  

Intensive, gebündelte, polarisierte und breitbandige elektromagnetische 
Strahlung, die an 
einem Elektronen-Synchrotron entdeckt und anfangs als 
lästige Störung angesehen wurde. Sie entsteht, wenn geladene Teilchen mit 
sehr hohen Geschwindigkeiten durch ein magnetisches Feld abgelenkt werden. 
Heute werden meist speziell dafür konstruierte Ekektronen-Speicherringe
sowie neuerdings auch Freie-Elektronen-Laser zur Erzeugung von 
Synchrotronstrahlung eingesetzt.
Ihre einzigartigen Eigenschaften ermöglichen vielfältige, ständig sich 
vermehrende Anwendungen in der Materialforschung, der Oberflächenphysik, der 
Chemie, Biologie, Medizin u.a. Das DESY verfolgt ein breites Forschungsprogramm
 mit der Synchrotronstrahlung.\index{Synchrotronstrahlung}


\paragraph{Wechselwirkung}  

Hierunter versteht man in der Teilchenphysik die gegenseitige Beeinflussung zweier oder mehrerer Teilchen. Sie kann sich dadurch äußern, dass die Teilchen Kräfte aufeinander ausüben. Häufig führt sie beim Zusammentreffen der Teilchen zu Streu- oder Umwandlungsprozessen; hierbei können Teilchen zum Beispiel vernichtet oder neue Teilchen gebildet werden. Auch die Zerfälle instabiler Teilchen sind Folgen von Wechselwirkungen. Alle bekannten Kräfte und Prozesse in der Natur gehen auf vier unterschiedliche, fundamentale Arten von Wechselwirkungen zurück, die starke, die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung sowie die Gravitation (Schwerkraft).\index{Wechselwirkung}


\paragraph{Wechselwirkungszone}  

Der Bereich in einem Beschleuniger oder Speicherring, in dem die Strahlen miteinander oder mit einer festen Probe kollidieren. In seiner Nähe baut man den $\rightarrow$ Detektor auf, mit dem die Kollisionen beobachtet werden.\index{Wechselwirkungszone}\index{WW-Zone}

\paragraph{XFEL}  
 \index{XFEL}
$\rightarrow$ Freie-Elektronen-Laser 
 




%%% Local Variables: 
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "master"
%%% End: 
