Wer ist am schnellsten? Manfred Jeitler Institut für Hochenergiephysik

Präsentation zum Thema: "Wer ist am schnellsten? Manfred Jeitler Institut für Hochenergiephysik"—  Präsentation transkript:

1 Wer ist am schnellsten? Manfred Jeitler Institut für Hochenergiephysik
der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und CERN

2 Manfred Ich bin und das ist
das eilige Kaninchen aus “Alice im Wunderland” wie nennen wir es? Es wird uns jetzt begleiten!

3 Wer bin ich? ich bin Physiker und zwar „Elementarteilchenphysiker“
ich arbeite an einem „Teilchenbeschleuniger“ in der Schweiz für ein österreichisches Institut: was ein Beschleuniger ist, erzähle ich nachher

4 Und was erzähle ich Euch?
„Elementarteilchen“ sind meistens sehr schnell und darum will ich Euch etwas von Geschwindigkeit erzählen ich kenne mich also ein bisschen mit hohen Geschwindigkeiten aus

5 Was heißt „Geschwindigkeit“?
wie misst man Geschwindigkeit? Kilometer pro Stunde (km/h) oder Meter pro Sekunde (m/s) oder irgendeine Länge durch irgendeine Zeit

6 gehen laufen Kinder gehen, laufen lassen, mit der Uhr stoppen; dann erst die Zahlen zeigen 4 km/h 20 km/h

7 radfahren 40 km/h

8 Auto Wie schnell darf man in der Stadt, über Land, auf der Autobahn fahren? Wie schnell fährt ein Auto höchstens? 100 km/h

9 Flugzeug Wer ist schon mit einem Flugzeug geflogen? Wohin? Wie lange hat es gedauert? Wie schnell war es also? 1000 km/h

10 Rakete letzter Flug am 8. Juli ? 30000 km/h

11 Geht es noch schneller? Schall Raketen sind schneller
und sogar manche Flugzeuge 300 Meter pro Sekunde 1000 km / h Raketen fliegen meist im luftleeren Raum, dort gibt es keinen Schall

12 “Schallmauer” die meisten Flugzeuge fliegen mit knapp 1000 km / h
knapp langsamer als der Schall die Schallmauer durchstoßen ist schwierig ! nur Concorde ( ) und Militärflugzeuge

13 Geht es noch schneller? Licht viel schneller
es gibt nichts schnelleres ! km pro Sekunde eine Milliarde km / h km / h

14 Warum fliegt nichts schneller als das Licht?
je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt, umso mehr Energie braucht man, um noch schneller zu werden Man bräuchte unendlich viel Energie, um so schnell wie das Licht zu werden.

15 Warum fliegt nichts schneller als das Licht?
Hat schon wer ein Autorennen gesehen? Wie schnell fahren die Rennautos?

16 Ganz schön langsam! 350 km/h Licht: 1 000 000 000 km/h
(drei Millionen Mal schneller!)

17 Ganz schön langsam! 0,003 km/h 350 km/h 4 km/h 1000 Mal schneller
als die Schnecke 4 km/h 1000 Mal schneller als die Schnecke Licht: km/h drei Millionen Mal schneller als das Rennauto

18 War schon wer in einem Gewitter? Macht das Angst?
Was macht mehr Angst: Blitz oder Donner? Warum kommt zuerst der Blitz und erst nach einiger Zeit der Donner? Wie schätzt man die Entfernung des Gewitters ab? Zählen, Fallschirmspringen

19 Warum fliegt nichts schneller als das Licht?
Um mit einem Auto knapp an die Lichtgeschwindigkeit zu kommen (90%), müsstest du um 100’000’000’000 € tanken 100 Milliarden Euro Energie von 100’000 Atombomben! bitte volltanken um 100’000’000’000 € ! Hiroshima bomb: 15 kt TNT ~ 6*10^13 J ~ 10^6 * (4*10^7 J = heat of combustion of 1 liter of fuel) fuel: 40 MJ/kg; TNT: 4 MJ/kg

20 Myonen in einer Funkenkammer
sehr kleine Teilchen können aber schon fast so schnell fliegen wie das Licht Myonen in einer Funkenkammer

21 Polarlicht (Nordlicht)
aurora borealis, aurora australis; "Polarlicht" Polarlicht (Nordlicht)

22

23 Schnell genug? das Myon lebt 0,000 002 Sekunden
im Mittel danach „zerfällt“ es Myonen entstehen hoch in der Atmosphäre durch kosmische Strahlung zehntausende Kilometer hoch nichts fliegt schneller als das Licht 300 000 km / s aber 300 000 × 0,000 002 = 0,6 ! dann könnten also die Myonen nur 600 Meter weit fliegen aber wie kommen sie dann bis auf die Erde herunter? Animation: Kinder mit schneller Uhr laufen lassen (Fuss vor Fuss)

24 Die Zeit vergeht langsamer, wenn man schnell ist!
aber man muss schon wirklich fast so schnell wie das Licht sein sonst ist es sehr schwer zu messen mit sehr genauen Uhren (Atomuhren) in Flugzeugen hat man das schon ausprobiert Animation mit Uhr: mit schneller Uhr laufen lassen: Myon (= Kind) zerfällt! (Wie zerfällst du? ) mit langsamer Uhr: Myon zerfällt nicht

25 Die Zeit vergeht langsamer, wenn man schnell ist!
wenn man ganz nahe an die Lichtgeschwindigkeit kommt, vergeht die Zeit ganz langsam! Animation mit Uhr: mit schneller Uhr laufen lassen: Myon (= Kind) zerfällt! (Wie zerfällst du? ) mit langsamer Uhr: Myon zerfällt nicht

26 Könnten wir je zu fernen Sternen fliegen?
Stern Deneb (Sternbild Schwan): 1550 Lichtjahre entfernt Mit einer sehr schnellen Rakete schon Aber der Omama kannst Du nicht mehr davon erzählen ... und auch nicht deinen Urgroßneffen

27 Zwillingsparadoxon

28 Zwillingsparadoxon

29 Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
Olaf Römer: Jupitermonde Lichtgeschwindigkeit zum ersten Mal gemessen Römer stellte zusammen mit Cassini in der Zeit zwischen 23. August und 9. November 1676 ein Verspätung von 10 Minuten fest.

30 Michelson: “Interferometer”
die Licht- geschwindig-keit ist in allen Systemen gleich! wie schnell ist man in einem Zug, der mit 50 km/h fährt, wenn man mit 4 km/h nach vorne geht? nichts kann schneller fliegen als das Licht weil: 1) braucht man unendlich viel Energie 2) Kausalität! (Zeitreisen)

31 Viel Spaß und ... ... nicht zu schnell!