Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik

Transkript

1 Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik Dr. Martin zur Nedden, Humboldt Universität zu Berlin Vorlesung für das Lehramt Physik, Folien zur Vorlesung Berlin, Wintersemester 2003/2004 Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik

2 Allgemeine Bemerkungen zur Vorlesung Vorlesung: Montag, Uhr, NEW14 / 1 09, Übungen: Montag, Uhr, NEW14 / 1 09, das Übungsblatt für die folgende Woche wird jeweils in der Vorlesung ausgegeben und in der Übung vorbesprochen. Schein: 50 % der Aufgaben richtig gelöst, aktive Beteiligung an den Übungsstunden, Bearbeitung aller Übungsblätter (mit 2 Ausnahmen) Skript: Am Ende des Semesters, Sie sollten aber mitschreiben. Alle Folien bekommen Sie als Kopien. Kontakt: HU: Tel.: 030/ , NEW15 / DESY: Tel.: 040 / (Di/Mi) nedden@mail.desy.de web: nedden Lehrveranstaltungen Exkursion: Am Ende des Semesters ist eine Exkursion zum DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron) in Hamburg geplant (gemeinsam mit Struktur der Materie c) Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 1

3 Programm der Vorlesung 1. Einführung Einheiten und relativistische Kinematik Quantenmechanische Beschreibung von Teilchen Wirkungsquerschnitte und Zerfallsbreiten 2. Historischer Überblick 3. Experimentelle Methoden Wechselwirkung von Teilchen mit Materie Beschleuniger und Detektoren 4. Eigenschaften stabiler Kerne Bindungszustände von Nukleonen Elastische Elektron Nukleon Streuung Größe und Dichte von Kernen Kernmassen und Massendefekt Spin, Parität und magnetische Momente des Kerns 5. Kernmodelle Tröpfchenmodell Fermigasmodell Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 2

4 Schalenmodell 6. Kernzerfälle Zerfallsgesetz Radioaktivität, Dosimetrie α, β und γ Zerfälle 7. Anwendungen der Kernphysik Kernspaltung, Kernkraftwerke Kernfusion, Sonnenenergie 8. Erhaltungssätze und Symmetrien Symmetrien, Transformationen und Erhaltungssätze Drehungen Erhaltungsgrößen Die diskreten Symmetrien C, P und T, das CP T Theorem 9. Starke Wechselwirkung und das Quarkmodell Nukleonen, Isospin Streuung am Nukleon Farbladungen und QCD SU(3) Modell der leichten Quarks Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 3

5 Schwere Quarks: Charm Die dritte Fermionfamilie 10. Innere Struktur der Hadronen Elastische Elektron Nukleon Streuung Tief inelastische Lepton Nukleon Streuung Strukturfunktionen 11. Elektroschwache Wechselwirkung Strom Strom Wechselwirkung Lorentz Struktur der geladenen Ströme Glashow Salam Weinberg Theorie Das Standartmodell der Teilchenphysik 12. Suche nach neuen Teilchen und Phänomenen Der Higgs Mechanismus Supersymmetrie 13. Kosmologie und Entstehung des Universums Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 4

6 Literatur zur Kern und Teilchenphysik Kernphysik T. Mayer-Kuckuck, Kernphysik, Teubner K. Bethge, Kernphysik, Springer Kern und Teilchenphysik H. Frauenfelder, E. Henley, Teilchen und Kerne, Oldenbourg W.S.C. Williams; Nuclear and Particle Physics, Oxford University Press. Bopp; Kerne, Hadronen und Elementarteilchen, Teubner Teilchenphysik E. Lohrmann; Hochenergiephysik; Teubner C. Berger; Elementarteilchenphysik; Springer Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 5

7 P. Povh et al.; Teilchen und Kerne; Springer B.R. Martin, G. Shaw; Particle Physics ; John Wiley D.W. Perkins; Hochenergiephysik; Addison Wesley Theorie O. Nachtmann; Elementarteilchenphysik; Vieweg F. Halzen, A.D. Martin; Quarks and Leptons, John Wiley, Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 6

8 Die elementaren Bausteine der Materie Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 7

9 Teilchen, die Kräfte vermitteln Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 8

10 Die Grundkräfte der Natur Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 9

11 Die innere Struktur des Protons Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 10

12 Die Kopplungskonstante der Starken Kraft Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 11