Titel: Kern- und Teilchenphysik

Art: Vorlesung

Veranstalter: Peinke

Beginn: 3.5.2001

Interessenten: Physikstudenten im höheren Semester

Voraussetzungen: Vordiplom

Inhalt:
Grundlagen der Kern und Teichenphysik sollen auf dem Hintergrund der Experimentalphysik dargestellt werden.

Themen sind: Atomkerne

1. Einleitung - Streuproblem
2. Phänomenologie der Kerne
2.1 Bestandteile - Nukleonen-, Neutronen, Ordnungszahl, Isoptope, Isobare, Isotone
2.2 Kernmasse - Massenspektrometer, atomare Masseneinheit
2.3 Größe der Kerne - Kernradiusbestimmung, Formfaktor,
2.4 Kernspin - mag. Dipolmoment, g-Faktor, Meßmethoden
2.5 Stabilitätskurve - Kernstrahlung
2.6 Natur der Kernkräfte - Kernpotential
2.7 Separationsenergie und Paarbildungsenergie
3. Kernmodelle
3.1 Einleitung - Überblick Modelle unabhängiger Teilchen und Modelle stark wechselwirkender Teilchen
3.2 Tröpfchenmodell - Bethe-Weizäckerformel 3.3 Fermigas-Modell - Fermistatistik, Zustandsdichte, Vergleich Elektronen im Festkörper
3.4 Schalenmodell - magische Zahlen, Hartee-Fock Näherung, Kasten- , harm. Oszillator, Wood-Saxon Potentiel, mag Momente, rel. Häufigkeit der chem Elemente
3.5 Kollektivmodell - Rotationsmodell, Vibrationsmodell, Rumpf-Teilchen Modell, Anregungszustände
4. Kernzerfälle/ Kernstrahlung
4.1 alpha - Zerfall
4.2 Tunneleffekt für den alpha - Zerfall - Geiger Nutall Gesetz
4.3 beta Zerfall - Energiebilanz, Neutrinos, Paritätsverletzung
4.4 gamma - Zerfall - Mößbauereffekt
4.5 Kernspaltung - Darstellung im Tröpfenmodell
4.6 Kettenreaktion, Kernreaktor
4.7 Kernfusion
4.8 Radioaktiver Zerfall, Altersbestimmung Elementarteilchen
5. Teichendetektoren und Teichenbeschleuniger
5.1 Energieverlust in Medien - Ionisationsbremsweg schwerer und leichter Teichen, Cherenkov Effekt,
5.2 Energieverlust in Medien der gamma- Strahlung, - Compton Effekt, Photoeffekt, Kernphotoeffekt, Paarbildungseffekt, Absorption
5.3 Neutronen und deren Energieverlust
5.4 Wirkung radioaktiver Strahlung - Dosen -Maßeinheiten, Anwendungen - Lebensmittelchemie, Medizin, Gefahren
5.5 Teichendetektoren - Koizidenzmessung, Ionisationsdetektoren, ... bis hin zum Gesamtaufbau eines Detektors der Hochenergiephysik ALEPH am CERN
5.6 Beschleuniger - van der Graaf, Zyklotron, Linear, Synchrotron 6. Elementarteilchen und ihre Eigenschaften
6.1 Einleitung - was ist ein Elementarteilchen?
6.2 meßbare Größen - Masse, Spin, mag Moment, Lebensdauer - Resonanzen
6.3 Quantenzahlen - Baryonenzahl, Leptonenzahl, Hyperladung, Charm, Strangeness, Isospin, Spin, Parität
6.4 Wechselwirkungen im Vergleich - Klein-Gordon Gleichung und das Yukawapotential, Austauschteilchen mit Masse, Vereinheitlichungen der Wechselwirkungen
6.5 Feynman Diagramme - der elmag. Wechselwirkung
7. Symmetrien
7.1 Satz von Noether,
7.2 Gruppen und Symmetrien
7.3 SU(n) Gruppen und Darstellungen
8. Quarkmodell der Hadronen - Singulett, Dublett, Triplett ... Isospin, Hyperladung Schema - Darstellung mit Quarks up, down strange - Die 6 Quarks - Farbe der Quarks - Quarkeinschluß - Gluonen - Schwache und starke Wechselwirkung, Feynmandiagramme der Elementarteilchenreaktinen - Leptonen die vierte Farbe - Rishonen
9. Ausblick

Literatur:
[1] Bergamnn-Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 4: Teilchen (de Gruyter, Berlin 1992)
[2] Ashok Das und Thomas Ferbel, Kern- und Teilchenphysik (Spekturum Akademischer Verlag, Heidelberg 1995)
[3] T. Mayer-Kuckuk, Kernphysik (B.G. Teubner, Stuttgart)
[4] H.V. Klapdor-Kleingrothaus, K. Zuber, Teilchenastrophysik (B.G. Teubner, Stuttgart)
[5] G. Musiol, J. Ranft, R. Reif, D. Seeliger, Kern- und Teilchenphysik (Harri Deutsch Verlag,, Frankfurt 1995)