Hochenergiephysik

auch: Elementarteilchenphysik;

Die Hochenergiephysik ist ein Teilgebiet der Physik, das die Eigenschaften, Strukturen und Wechselwirkungen der Elementarteilchen untersucht, die bei Stoßprozessen, also bei der Umsetzung extrem hoher Energien, auftreten.

Dabei lassen sich vier fundamentale Wechselwirkungen unterscheiden: die starke zwischen den so genannten Hadronen, die schwache, der die so genannten Leptonen (zu denen auch das Elektron gehört) unterliegen, die elektromagnetische und die gravitatorische. Zu den Hadronen gehören insbesondere das Proton und das Neutron, die wiederum aus je drei Quarks bestehen. Diese gelten heute als die Bausteine der Atomkerne.

Die Vorstellung von der Kraft ist durch das Bild von der Wechselwirkung abgelöst worden, die durch eine zweite Klasse von Teilchen vermittelt wird. Eines dieser Wechselwirkungsteilchen ist das Foton.

Besonders energiereiche Teilchen gelten als sehr kurzlebig und erschweren gezieltes Experimentieren. Man benötigt daher sehr viel Energie, um sie näher zu erforschen. Derartige Energien finden sich in der Ultrastrahlung oder sie werden mit Teilchenbeschleunigern künstlich erstellt. Man entwickelte Beschleunigungsanlagen, in denen Elektronen und Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Durch diese Großbeschleuniger ist man in der Lage, immer schwerere Teilchen zu erzeugen und deren Eigenschaften und Wechselwirkungen bei immer höheren Energien zu erforschen.

Die Gesetze der Elektrodynamik, der Quantentheorie sowie der Relativitätstheorie konnten in der Hochenergiephysik fruchtbar gemacht werden. Bedeutende Hochenergiezentren sind in Genf (CERN) und Hamburg (DESY). Technologisch macht man sich die Erkenntnisse in z.B. Hochfrequenz-, Werkstoff-, Vakuumtechnik und Magnetbau zu Nutze.