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E5-E5p: Kern- und Teilchenphysik – Folien zur Vorlesung

Folien zur Vorlesung E5 und E5p

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05.02. vorläufiges Gesamtskript zur Vorlesung mit den nachfolgend aufgelisteten Einzelthemen und Abschnitten (ca. 25 MBytes) PDF

Datum Themen Folien Links
12.10. Organisatorisches zur Vorlesung PDF  
12.10. 1. Einführung, Grundlagen: Einheitenumrechnung in Energie: h/2π, hc/2π, barn PDF  
16.10. natürliche Einheiten, 1.1 Streuexperimente: Vierervektoren, Viererimpulserhaltung, Lorentz-invariante, Mandelstam-Variablen s, t, u, Schwerpunktmasse, 1.2 Wirkungsquerschnitt, Luminosität: Reaktionsrate, differentieller Wirkungsquerschnitt PDF  
19.10. 1.3 Rutherford-Streuung, 2 Globale Kerneigenschaften: Nukleonen, Nuklide, Isotop, Isobar, Isoton, Spiegelkern, 2.1 Kernmasse, Massendefekt: Massenspektrometer, atomäare Masseneinheit, Elementhäufigkeiten PDF  
26.10. 2.2 Magnetisches Moment: Kernspinresonanz, 2.3 Bindungsenergie: Tröpfchenmodell, Weizsäcker-Massenformel PDF  
30.10. Fermigas-Modell*, 2.4 Schalenmodell*, 2.5 Z-N-Diagramm: Tal der Stabilität, 3 Stabilität von Kernen PDF  
2.11. Arten von Radioaktivität, 3.1 Zerfallsgesetz: Zerfallkonstant, Lebensdauer, Halbwertszeit, Aktivität, Zerfallskette*, 3.2 Stabilitätskriterien: Q-Wert, Q-Berechnung für α-Zerfall* PDF  
9.11. Stabilitätskriterien β-Zerfall, Nuklidkarte, 3.3 β-Zerfall: Termschema, β-Energiespektrum, Neutrino-Hypothese,  ν-Nachweis, 3.4 α-Zerfall: natürliche α-Zerfallsreihen PDF Online-Nuklidkarte des National Nuclear Data Centers
13.11. Gamov-Modell*, Geiger-Nuttal-Regel, 3.5 Kernspaltung: spontane Spaltung, Spaltbarriere PDF  
16.11. Induzierte Spaltung, 235U vs. 238U, Energiegewinnung aus Kernspaltung, Neutronen-Vermehrungsfaktor und -Zykluszeit, stationärer Betrieb, Reaktivität, 3.6 Kernfusion, 3.7 γ-Strahlung, Auswahlregeln: Parität & Drehimpuls, Multipolmoden* PDF  
23.11. 4 Teilchen-Materie-Wechselwirkung: Dosimetrie, 4.1 Wechselwirkung (schwere) geladene Teilchen mit Materie: Cerenkov-Strahlung, max. kinetischer Energieübertrag*, Ionisationspotential*, mittlerer Energieverlust: Bethe-Bloch-Formel PDF Tmax im relativist. Stoß
27.11. Reichweite&Bragg-Peak, Landau-Verteilung*, 4.2 Energieverlust von Elektronen&Positronen: Bremsstrahlung, Strahlungslänge X0, 4.3 Photon-Materie-Wechselwirkung: Photoeffekt, Comptoneffekt, Comptonkante, Paarbildung PDF  
30.11. 5 Detektoren: Beobachtungrößen, registrierbare Signale, 5.1 Gasgefüllte Detektoren: Geiger-Müller-Prinzip, Proportionalbereich, Gasverstärkung, Driftgeschwindigkeit, Impulsmessgenauigkeit, 5.2 Halbleiter-Detektoren: p- und n-Dotierung*, pn-Übergang, Raumladungszone PDF  
7.12. 5.3 Szintillatoren, Exiton, Fluoreszenz, Phosphoreszenz, 5.4 Energiemessung: Kalorimeter, Schauermaximum, Energiemessgenauigkeit, homegene & Sampling-Kalorimeter, 6 Beschleuniger, 6.1 Elektrostatische Beschleuniger, von de Graaff, Tandem, 6.2 HF-Linearbeschleuniger*, Strahlpaket (Bunch), Linac, 6.3 Kreisbeschleuniger, Synchrotron, Zyklotronfrequenz, Synchrotronstrahlung PDF  
11.12.  7 Elektronenstreuung an Kernen*, Fermis 2.Goldene Regel*, Zustands-/Phasenraumdichte*, Matrixelement*, 7.1 Rutherford-Wirkungsquerschnitt* PDF  
14.12. 7.2 Mott-Wirkungsquerschnitt*, 7.3 Formfaktor*, mittlerer quadratischer Kernradius*, 7.4 Formfaktor der Nukleonen*, Rosenbluth-Formel*, elektr. & magnet. Formfaktoren*, Dipol-Formfaktor* PDF Hinweis: Life-Stream des CERN-Seminars zu LHC- Ergebnissen am 15.12.2015 von 15:00-17:00
21.12. 8 Tiefinelastische (Elektron)Streuung: Masse des Endzustands*, Kinematik*, Bjorken Skalenvariable* x, Protonresonanzanregung, Strukturfunktion* F1(x,Q2), F2(x,Q2), 8.1 Struktur des Protons: Skalenverhalten der Strukturfunktion F2(x,Q2) bei x=0.2, Callan-Gross-Relation*, punktförmige Spin-½ Konstituenten: Partonen bzw. Quarks, 8.2 Bedeutung der Skalenvariablen* x, Bedeutung der F2-Strukturfunktion* PDF Herleitung dσ/dxdQ2
8.1. 9 Quarkstruktur der Hadronen: Baryonen, Baryonzahlerhaltung, Protonstabilität, Mesonen, Gluonen, Quarks, starker Isospin*, Gell-Mann-Nishijima-Relation*, Meson-Oktett*, Baryon-Dekuplett*, Baryon-Oktett*, Vorhersage&Entdeckung Ω--Teilchen* PDF Hinweis: DESY Sommerstudenten Programm 2016
11.1. Farbladungspostulat*; 10 Symmetrien& Erhaltungssätze: kontinuierliche und diskrete Symmetrien, Parität P, Ladungskonjugation C, Zeitumkehr T*, CPT-Theorem*; 11 Schwache Wechselwirkung: Leptonen PDF  
18.1. 11.1 Fermi-Theorie des β-Zerfalls, 11.2 Paritätsverletzung im schwachen Zerfall (Wu-Experiment), Helizitätsunterdrückter π--Zerfall* PDF  
22.1. Goldhaber-Experiment zur Neutrino-Helizität, 12 elektroschwache Wechselwirkung, 12.1 intermediäre Vektorbosonen, schwacher Isospin* PDF  
25.1. W3-Boson, Neutralstrom- (NC), geladene Stromreaktion (CC), Nachweis NC-Reaktion, 12.2 Glashow-Salam-Weinberg-Theorie, schwache Hyperladung*, Z-Bosonen, Relation der Kopplungstärken*, 12.3 Entdeckung der W&Z-Bosonen PDF  
1.2. Z-Boson-Resonanzkurve, Zahl leichter Neutrinogenerationen, 12.4 Spontane Symmetriebrechung*, Higgsmechanismus mit Analogiebeispielen, Higgs-Boson-Suche und Higgs-Entdeckung PDF  
5.2. 13 Standardmodell der Elementarteilchen, SU(3)cxSU(2)LxU(1)Y *, 13.1 Offene Fragen des Standardmodells PDF