Unterrichtsmaterialien und Schulexperimente zur Teilchenphysik

Unterrichtsmaterialien und Schulexperimente zur Teilchenphysik...von der Fadenstrahlröhre zum Large Hadron Collider 1 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Inhalt Materialien zur Teilchenphysik Website www.teilchenphysik.de Website www.weltmaschine.de Lernsysteme Materialien zu CERN und LHC Website http://cern.ch/physicsteaching Virtueller Rundgang durch den LHC Demonstrationsexperimente zur Teilchenphysik 2 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Materialien zur Teilchenphysik 3 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

www.teilchenphysik.de 4 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

www.weltmaschine.de 5 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Materialien zu CERN und LHC 6 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Large Hadron Rap 7 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Large Hadron Rap 8 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching 9 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Sammlung deutschsprachiger CERN-Materialien Broschüren 10 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Sammlung deutschsprachiger CERN-Materialien Broschüren Multimedia Spiele etc. 11 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Sammlung deutschsprachiger CERN-Materialien Broschüren Multimedia Spiele etc. Filme 12 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Sammlung deutschsprachiger CERN-Materialien Broschüren Multimedia Spiele etc. Filme Vorlesungen 13 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Sammlung deutschsprachiger CERN-Materialien Broschüren Multimedia Spiele etc. Filme Vorlesungen 14 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Virtueller Rundgang durch den LHC 15 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Virtueller Rundgang durch den LHC 16 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

17 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Teilchenphysik multimedial 18 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

http://cern.ch/physicsteaching Unterrichtsstunden Powerpoint-Präsentationen incl. Videos und Animationen für eine Doppelstunde (Oberstufe) und eine Einzelstunde (Mittelstufe) 19 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Demonstrationsexperimente zur Teilchenphysik 20 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Entdeckung des Elektrons Braun sche Röhre U 21 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Entdeckung des Atomkerns Rutherford-Versuch 22 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Entdeckung weiterer Elementarteilchen in der kosmischen Strahlung (Myon, Positron,...) Funkenkammer, Nebelkammer, Myonenkanne Myon 23 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Entdeckung weiterer Elementarteilchen in der kosmischen Strahlung (Myon, Positron,...) Funkenkammer, Nebelkammer, Myonenkanne Myon Photomultiplier Thermoskanne Wasser geladenes Teilchen 24 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Myonenkanne: Koinzidenz-Messung kosmische Herkunft der Strahlung 104 38 25 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Myonenkanne: Koinzidenz-Messung ausgedehnte Luftschauer 16 26 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Myonenkanne: Koinzidenz-Messung ausgedehnte Luftschauer 27 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik Entdeckung der Quarks Elektronenbeugungsröhre U A Graphitfolie 28 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Teilchenerzeugung Röhrenfernseher, Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre Kathode U A Metallzylinder Anode 29 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Teilchenerzeugung Röhrenfernseher, Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre 90 kv Glühkathode Anode Wasserstoff 30 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Teilchenerzeugung Röhrenfernseher, Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre 90 kv Glühkathode Anode Wasserstoff 31 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Beschleunigung Röhrenfernseher, Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre Kathode U A Anode 32 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Beschleunigung Röhrenfernseher, Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre Teilchenquelle Driftröhren aus Metall ~ Hochfrequenz-Generator (feste Frequenz) 33 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Kreisbeschleuniger Fadenstrahlröhre ~ 34 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Kreisbeschleuniger Fadenstrahlröhre B r 35 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Zyklotron Fadenstrahlröhre Ionenquelle DEEs Magnetfeld Strahl ~ Hochfrequenz- Generator (feste Frequenz) 36 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Synchrotron Fadenstrahlröhre 37 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Fokussierung Braun sche Röhre (Wehnelt-Zylinder) Leuchtschirm Kathode Wehnelt-Zylinder Anode U A 38 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Fokussierung Beschleunigtes Teilchen Gasatom Strahlrohr 39 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Fokussierung Braun sche Röhre 42 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenbeschleuniger Vakuum Braun sche Röhre, Elektronenbeugungsröhre 43 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Ladungsbestimmung Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre U A 44 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Impulsbestimmung Fadenstrahlröhre B r 45 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Impulsbestimmung Fadenstrahlröhre F L = F Z B r q v B q B r = = m v r 2 m v = r p 46 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Impulsbestimmung Fadenstrahlröhre F L = F Z B r q v B q B r = = m v r 2 m v = r p 47 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Teilchendetektion mit Szintillatoren Braun sche Röhre, Fadenstrahlröhre,... ionisierendes Teilchen Photodetektor Szintillator Lichtleiter 48 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Teilchendetektion mit Szintillatoren Kalorimeter Szintillator Absorptionsmaterial Lichtleiter Photomultiplier 49 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Myonenkammern Gasdetektor = Geiger-Müller-Zählrohr Außenelektrode Innenelektrode Füllgas ionisierendes Teilchen Signal U 0 50 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchendetektoren Myonenkammern Vieldraht-Proportionalkammer ionisierendes Teilchen Anodendrähte Kathodendrähte 51 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Einsatzmöglichkeiten Teilchenphysik erklärt mit Demonstrationsexperimenten Parallel zum Unterricht Zusätzliche Aspekte und Aufgabenstellungen bei der Behandlung der klassischen Versuche Als Unterrichtseinheit kurz vor dem Abi Wiederholung der klassischen Phänomene Vorwissen der SchülerInnen, da Experimente bereits bekannt Übergang zur Spitzenforschung am CERN 52 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Vorteile Teilchenphysik erklärt mit Demonstrationsexperimenten Vermeidung von Kreidephysik Versuchsaufbauten in Schulen vorhanden Klärung der Frage: Woher wissen wir...? 53 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Rückweg vom CMS-Detektor...in 1,5-facher Geschwindigkeit 54 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

55 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik

Weitere Informationen www.teilchenphysik.de www.weltmaschine.de http://cern.ch/physicsteaching 56 J. Merkert Institut für Experimentelle Kernphysik