Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik

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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 2002/2003 Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik

2 Allgemeine Bemerkungen zur Vorlesung Vorlesung: Freitag, Uhr, Raum 300, Übungen: Freitag, Uhr, Raum 300, das Übungsblatt für die folgende Woche wird jeweils in der Vorlesung ausgegeben und in der Übung vorbesprochen. Skript: in Vorbereitung, Sie sollten aber mitschreiben. Alle Folien bekommen Sie als Kopien. Kontakt: ich bin Mo - Mi in Hamburg, Do/Fr in Berlin DESY: Tel.: 040 / HU: Tel.: 030/ , Raum nedden@mail.desy.de web: nedden Lehrveranstaltungen Exkursion: Der HERA Beschleuniger bei DESY Hamburg wird im März für 4 Monate abgeschaltet einmalige Gelegenheit zur Besichtigung einer Großforschungsanlage für Teilchenphysik in den Semesterferien. 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 Größe und Dichte von Kernen Kernmassen und Massendefekt Spin, Parität und magnetische Momente des Kerns 5. Kernmodelle Tröpfchenmodell Fermigasmodell Schalenmodell Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 2

4 6. Kernzerfälle Zerfallsgesetz Radioaktivität, Dosimetrie α, β und γ Zerfälle 7. Anwendungen der Kernphysik Kernspaltung, Kernkraftwerke Kernfusion, Sonnenenergie 8. Erhaltungssätze und Symmetrien Erhaltungsgrößen Symmetrien, Transformationen und Erhaltungssätze Drehungen 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 Schwere Quarks: Charm Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik 3

5 Die dritte Fermionfamilie 10. Elektromagnetische Struktur der Hadronen Elastische Elektron Nukleon Streuung Tief inelastische Lepton Nukleon Streuung 11. Elektroschwache Wechselwirkung Strom Strom Wechselwirkung Lorentz Struktur der geladenen Ströme Flavour und Neutrino Oszillationen 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