Kern- und Teilchenphysik
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- Lena Hauer
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1 Kern- und Teilchenphysik SS2012 Johannes Blümer KIT-Centrum Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik KCETA KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
2 Inhalt 1) Di 17. April Übersicht, Notation, Kinematik Inhaltsverzeichnis, Übungsbetrieb, Literatur, Notationen, Tour de Force, relativistische Kinematik 2) Do 19. April Beschleuniger HV-Erzeugung, stat. Generatoren, Linearbeschleuniger, zykl. Beschleuniger, Kollider, kosm. Beschleuniger 3) Di 24. April Detektoren 1 Wechselwirkung von Teilchen und Strahlen mit Materie; experimentelle Methoden 4) Do 26. April Detektoren 2 Detektorbaukasten; Grossdetektoren; andere Anwendungen - Di 1. Mai Tag der Arbeit 5) Do 3. Mai Atomkerne 1 Streuversuche, Entdeckung der Atomkerne, Rutherford; Eigenschaften stabiler Kerne 6) Di 8. Mai Atomkerne 2 Masse, Bindungsenergie, Form von Kernen; Kernkräfte und Kernmodelle 7) Do 10. Mai Kernreaktionen 1 Spontane Zerfälle (Alpha, Beta, Gamma-Zerfälle); 8) Di 15. Mai Kernreaktionen 2 induzierte Kernspaltung, Kerntechnik; Kernfusion - Do 17. Mai Himmelfahrt 9) Di 22. Mai Kernphysik im Universum Elementsynthese im Urknall; ~ in Sternen, Sternentwicklung, Supernovae; Kosm. Strahlung 10) Do 24. Mai Nukleonen 1 Elastische Streuung, Formfaktoren, Ladungsradien 11) Di 29. Mai Nukleonen 2 Tiefinelastische Streuung, angeregte Zustände von Nukleonen, Strukturfunktionen, Partonen, Quarks 12) Do 31. Mai Quarks, Gluonen, Hadronen Quarkstruktur der Nukleonen, Quarks in Hadronen, qg-ww, Skalenverhalten 13) Di 5. Juni e+e- Kollisionen 2 KT2012 Johannes Teilchenproduktion, Blümer Leptonpaare, Resonanzen, nicht-resonante Hadronproduktion, Gluonen IKP in KCETA
3 Größenordnungen und Energien
4 4 Tour de Force
5 5 moderne Kernphysik - Übersicht Neutronensternee instabile Kernee Supernovaee Kerne & Hadronen Nukleon QCD Quark Schwere Ionen Sonnee Kernreaktionen G. Drexlin 2010
6 6 moderne Teilchenphysik Übersicht Detektoren Nukleon & Partonen Ereignistopologie Wechselwirkungen G. Drexlin 2010 Beschleuniger Datenanalyse Symmetrien
7 7 Astroteilchenphysik
8
![Masse [GeV] rel.](/docs-images/90/101991303/images/9-1.jpg "Stärke [3 10-17 m]")
![Reichweite [m] G.](/docs-images/90/101991303/images/9-2.jpg "Drexlin 2010 Potenzial")
9 9 Standardmodell Wechselwirkung Boson Masse [GeV] rel. Stärke [ m] Reichweite [m] G. Drexlin 2010 Potenzial stark Gluonen αr -1 + βr elektromagnet. Photon 0 1 1/r schwach W + W 80.4 Z ~10 18 (r)
10 Relativistische Kinematik - Zusammenfassung
11 Relativistische Kinematik
12 Lorentztransformation
13 Energie- Impuls-Erhaltung, Wechsel der Bezugssysteme
14 Anwendungsbeispiele
15
16
17 Heute 2) Do 19. April Beschleuniger HV-Erzeugung, statische Generatoren, Linearbeschleuniger, zyklische Beschleuniger, Kollider, kosmische Beschleuniger Jones R.M. Jones, Physics of Particle Accelerators, PHYS 4722, Circular Accelerators Lecture, Brüning A TIMELINE OF MAJOR PARTICLE ACCELERATORS By A THESIS Steere Andrew Robert Steere Submitted to Michigan State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of MASTERS OF SCIENCE IN PHYSICS Department of Physics and Astronomy KT2012 Johannes Blümer IKP in KCETA
18 18 energiereiche Teilchen... Radioaktive Quellen: maximal einige MeV für α, e, γ kosmische Strahlung: Energien von Gev bis über 100 EeV kostenlos, aber unkontrollierte & unverstandene Zusammensetzung Intensität dn/de E 3 de Broglie-Wellenlänge eines Teilchens: λ = h/p f motion under Lorentz Lorentzkraft d m0 v q E v B dt
19 19 einfachste e-beschleuniger Brüning
20 20 HV-Erzeugung: Cockcroft-Walton-Generator Jones M co U t C n= I=
21 21 Van de Graaf-Generator Van-de-Graaff-Generator schematisch 1. metallische Hohlkugel (trägt positive Ladung) 2. oberer Abnahmekamm (o. Bürste), mit kleinem Abstand zum Band (jedoch ohne Berührung) 3. obere Umlenkrolle (plexiglass) 4. positiv geladene Bandseite (Band dielektrisch) 5. negativ geladene Bandseite 6. untere Umlenkrolle (Metall) 7. unterer Abnahmekamm (Erde, Gegenelektrode f. neg. Ladung) 8. Kugel mit negativer Ladung (zur Entladung der Hauptkugel) 9. Funkenstrecke (mgl. Lichtbogen bei der Entladung) Wikipedia
22 22 einstufiger vdg-generator Brüning
23 23 Tandem-vdG-Generator Brüning
24 24 Cockcroft-Walton am Fermilab Jones
25 25 Zyklotron Jones
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Viel Spaß wünscht das Teilchenwelt-Team
Sehr geehrte Lehrkräfte, diese Präsentation bietet Erklärungen und Grafiken rund um teilchenphysikalische Forschung und Anwendungen der Teilchenphysik. Bitte beachten Sie auch die Notizen zu den einzelnen
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