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Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Was ist Physik ? Peter Schleper Hamburg, 22.10.03.

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1 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Was ist Physik ? Peter Schleper Hamburg,

2 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Was ist Physik ? Von groessen, kleinen und komplexen Dingen Von Hogwarts, Muggeln und der spanischen Koenigin Der Stand der Physik Brockhaus: Die Wissenschaft von den Naturvorgängen im Bereich der unbelebten Materie, die experimenteller Erforschung, messender Erfassung & math. Darstellung zugänglich sind und allgemein gueltigen Gesetzen unterliegen. Physik ist: schwierig, ein riesiges Feld, arrogant in den Fragestellungen, die Neugier auf Neues, (einer) meiner Lebensaufgaben

3 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Warum Physik (Studieren) ? Meine Motivation: Segeln gegen den Wind erster Kontakt mit Physik in der Schule Theorie: unklar Experiment: ueberzeugend Spaeter: erstklassige Lehrer Neugierde: Wie funktioniert die Natur ?………..physik. Gesetze Warum ist sie, wie sie ist ? ………die grossen Fragen Wie kann man das nutzen ? ……………….Anwendungen

4 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Feuer Erde Wasser Luft Eigenschaften der Elemente: Elektron + Elektromagn. Warum diese Elemente ? p, n Kombinationen im Kern Warum p,n ? Quark Kombinationen + Starke Kraft Erklaerung makroskopischer Effekte

5 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Kollektive Systeme Modellbildung Anwendungen Mikroelektronik: m Nanosysteme: m Technik mit einzelnen Atomen !

6 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Theorien der Physik Quantenm. Spez. Relativit. Quantenfeldtheorie Eichsymmetrien Herleitung der Naturkraefte elektromagn., starke, schwache Kraft Festkoerper Molekuele Kerne Teilchen String – Theorie Allgemeine Relativ. TOE: Theory of Everything

7 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Grundbausteine der Natur Elementarteilchen Warum diese Massen ? Higgs Teilchen !? Warum Unterschied fuer Fermionen und Bosonen ? Supersymmetrie !? Austauschteilchen Materieteilchen

8 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Theorien der Sonne 1. Theorie: Helios zieht jeden Morgen mit seinem Streitwagen und vier feurigen Roessern ueber das Himmelsgewoelbe… 2. Theorie 150 Mil. km entfernt, kg schwer, 4 Protonen Helium + 2 Anti-Elektronen + 2 Neutrinos energetisch guenstiger durch Starke Kraft, aber eigentlich unmoeglich, da 15 Mil. Grad nicht ausreichen fuer Coulomb Abstossung der Protonen erlaubt wegen Tunneleffekt der Quantenmechanik

9 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Strukturen + dunkle Materie

10 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Vom Kleinsten und Groessten

11 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Entstehung der Elemente Urknall: leichte Elemente Supernova Explosion: schwere Elemente

12 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Strukturen

13 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Internationales

14 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Experimenteller Urknall E=mc 2 Materie – Antimaterie Erzeugung Higgs Supersymmetry Extra Dimensionen Schwarze Loecher

15 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Stand der Physik Ein Zitat: …it seems probable that most of the grand underlying principles of Physical Science have been firmly established and that further advances are to be sought chiefly in the rigorous applications of these principles to all the phenomena which come under our notice. … An eminent physicist has remarked that the future truths of Physical Science are to be looked for in the sixth place of decimals. Aus: Physics Curriculum Uni. Chicago, Kurz danach: Roentgen Strahlung, Entdeckung des Elektrons, Atom = Kern+Huelle, Relativitaetstheorie, Quantenmechanik

16 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Naturkonstanten GrößeSymbolWertEinheiten Lichtgeschwindigkeit im Vakuumc (exakt)m s 1 magnetische Feldkonstante 0 4 (exakt) 10 7 N A 2 elektrische Feldkonstante 0 8, (exakt) F m 1 Plancksches Wirkungsquantumh6, (40) J Hz 1 Elementarladung (des Protons)e1, (49) C Avogadro-KonstanteNANA 6, (36) mol 1 Newtonsche GravitationskonstanteG6,672 59(85) m 3 kg 1 s 2 Boltzmann-KonstantekBkB 1, (12) J K 1 Molare GaskonstanteR8, (70)J mol 1 K 1 Ruhemasse des Elektronsmeme 9, (54) kg Ruhemasse des Protons als Vielfaches der Elektronen-Ruhemasse m p m p / m e 1,672623(10) 1836, (37) kg Feinstrukturkonstante inverse Feinstrukturkonstante 1 7, (33) 137, (6) 10 3 Rydberg-KonstanteR ,534(13)m 1 Bohrscher Radiusa0a0 0, (24) m magnetisches Flußquantum 0 2, (61) Wb Stefan-Boltzmann-Konstante 5,670 51(19) 10 8 W m 2 K 4 magnetisches Moment des Elektrons in Bohrschen Magnetonen e e / B 928,477 01(31) 1, (10) J T 1 magnetisches Moment des Protons in Kernmagnetonen p p / N 1, (47) 2, (63) J T 1 gyromagnetisches Verhältnis des Protons (sphärische Wasserprobe bei 25 o C) 42, (13) 10 6 Hz T 1 Einige Größen, die als »Einheiten" dienen: atomare Masseneinheitu 1, (10) kg ElektronenvolteV 1, (49) J

17 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/04 Terra incognita Internationale Zusammenarbeit 3-fach redundantes Experiment Nicht wie erwartet, dennoch grosser Erfolg. Fundamentale neue Theorie Plan fuer ein Experiment Verspricht Geldgebern grossen praktischen Nutzen

18 Peter Schleper Was ist Physik ? WS 2003/ : Schlagzeilen GRID abgestuerzt Kein Hacker ! Fehler in Urknall Simulation Warnung vor Nano-Augen ! Implantate ueberfordern Gehirn Eurasische Praesidentin weiht Linear Collider ein. Hamburger wollen in Extra Dimension tunneln


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