Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

KZO Wetzikon Einführung Kern- und Teilchenphysik Astronomiefreifach HS 2002/2003 Stefan Leuthold.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "KZO Wetzikon Einführung Kern- und Teilchenphysik Astronomiefreifach HS 2002/2003 Stefan Leuthold."—  Präsentation transkript:

1 KZO Wetzikon Einführung Kern- und Teilchenphysik Astronomiefreifach HS 2002/2003 Stefan Leuthold

2 Folie Nr. 2 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Historisches Standardmodell der Teilchenphysik Kern- und Teilchenphysik Konzepte

3 Folie Nr. 3 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 600 v. Chr. Thales von Milet Entstehung der «Philosophie» und eigentlicher Beginn der «Wissenschaft». Thales von Milet fragt sich als einer der ersten, woraus Materie besteht, deklariert Wasser als den Grundstoff aller Materie. Grundstoffe: Heraklit meint Feuer, Anaximander das Apeiron (Unendliches, Formloses), Anaximenes Luft Thales von Milet

4 Folie Nr. 4 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 500 v. Chr. Empedokles «Die Vielfalt unserer Welt erklärt sich aus einer Mischung der vier Elemente Erde, Luft, Wasser und Feuer zu unterschiedlichen Teilen.» := «Aristotelische Elemente»

5 Folie Nr. 5 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 400 v. Chr. Demokrit Von Aristoteles heftig bekämpft und deshalb 2000 Jahre nicht akzeptiert: Die Idee der Atome von Demokrit. griech. «atomos» := unteilbar

6 Folie Nr. 6 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1750: Maxwell, Boltzmann Daniel Bernoulli, Rudolf Julius Emanuel Clausius, James Clerk Maxwell und Ludwig Eduard Boltzmann stellen eine Gastheorie auf, welche auf dem Atommodell beruht und sich als richtig erweist. Ludwig E. Boltzmann James Clerk Maxwell

7 Folie Nr. 7 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1800: Lavoisier, Dalton Antoine Laurent Lavoisier erwähnte chemische Elemente in seiner «Traité élémentaire de chimie». John Dalton: «Die kleinsten Einheiten jedes Stoffes bestehen aus wenigen Atomen, und alle Atome eines Elements gleichen einander.» Antoine Lavoisier John Dalton

8 Folie Nr. 8 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1895: Roentgen Entdeckung Roentgenstrahlen. Willhelm Conrad Roentgen

9 Folie Nr. 9 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1896: Becquerel Entdeckung der Radioaktivität durch Henri Becquerel ( -, - und -Strahlen) entdecken Marie und Pierre Curie Polonium und Radium. Antoine-Henri Becquerel Marie und Pierre Curie

10 Folie Nr. 10 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1900: Planck/Thomson Max Planck postuliert, dass Strahlungsenergie nur in einzelnen Quanten (:= Energiepäckchen) abgegeben oder aufgenommen werden kann. Joseph John Thomson fand das Elektron 1897, und 1900 wurde ihm klar, dass Atome positive und negative Ladungen haben mussten. Sir J. J. Thomson Max Planck

11 Folie Nr. 11 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1911: Rutherford. Ernest Rutherford macht sein berühmtes Goldfolienexperiment: -Teilchen werden auf eine sehr dünne Goldfolie geschossen. Aus der Streuung dieser Teilchen wird auf die Ausdehnung des Kerns geschlossen. Ernest Rutherford

12 Folie Nr. 12 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Goldfolienexperiment.

13 Folie Nr. 13 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1913: Bohr Niels Bohr erklärt das Bohrsche Atommodell, mit dessen Hilfe die Enstehung von Spektrallinien erklärt werden kann: Elektronen bewegen sich auf Schalen um den Kern. Niels Bohr

14 Folie Nr. 14 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Bohrsches Atommodell

15 Folie Nr. 15 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1920er Jahre 1924: Louis de Broglie postuliert Wellennatur aller Teilchen (1925 e – -Wellen gefunden) 1925 entdeckt Wolfgang Pauli das Ausschliessungsprinzip, die Grundlage des modernen Periodensystems 1926/27 berechnen Erwin Schrödinger und Werner Heisenberg die Quantenmechanik. Werner Heisenberg Erwin Schrödinger Wolfgang Pauli

16 Folie Nr. 16 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1930er Jahre 1932 findet James Chadwick das Neutron 1932 sagt Wolfgang Pauli das Neutrino voraus 1938 erklären Lise Meitner und Otto Robert Frisch aus dem Exil Fritz Strassmann und Otto Hahn die Kernspaltung Lise Meitner Fritz Strassmann Otto Hahn (Chemiker)

17 Folie Nr. 17 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik Viele kleine Entdeckungen, neue Teilchen. Kern- und Teilchenphysik mit immer besseren Beschleunigern und Detektoren. CERN in Genf ALEPH, Teilchendetektor am CERN

18 Folie Nr. 18 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. 1968: Gell-Mann Murray Gell-Mann erklärt, dass Nukleonen aus drei Quarks bestehen wird das letzte Quark gefunden. Zuvor postuliert Richard P. Feynman die «Partonen». Murray Gell-Mann und Richard Feynmann Murray Gell-Mann und sein berühmtestes Buch

19 Folie Nr. 19 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Historisches Standardmodell der Teilchenphysik Kern- und Teilchenphysik Konzepte

20 Folie Nr. 20 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Standardmodell der Teilchenphysik. Das Standardmodell der Elementarteilchen- physik muss folgende Fragen beantworten: Woraus besteht die Materie? => Fundamentale Teilchen Was hält diese Teilchen zusammen? => Wechselwirkungen (Kräfte) Wie breiten sich diese Wechselwirkungen aus? (z. B. Lichtgeschwindigkeit als Ausbreitungs- geschwindigkeit aller elektromagnetischen Wellen)

21 Folie Nr. 21 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Fundamentale Teilchen: Fermionen. ? LeptonenQuarks updownElektron e Neutrino upcharmtopdownstrangebottom uuctdsbctdsb ElektronMüonTauon e ee e e Familie Teilchen Antiteilchen Aufspaltung nach Ladung Aufspaltung nach Art Eingekreist ist die elektrische Ladung des Teilchens in Einheiten der Elementarladung e = 1,60218 · 10 –19 Coulomb. Alle Teilchen einer Familie haben dieselbe elektrische Ladung, aber unterschiedliche Massen, Teilchen und Antiteilchen haben gleiche Masse, aber entgegengesetzte elektrische Ladung. Das Antiteilchen des Elektrons heisst Positron, oft schreibt man e – und e +. 2/32/3 - 1 /

22 Folie Nr. 22 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Zusammengesetzte Teilchen. MesonenBaryonen qqq Hadronen Proton: uud Neutron: udd qqq: Antibaryonen π+ : ud «Pion» K+ : us «Kaon» Hadronen sind Teilchen, welche aus Quarks bestehen und durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten werden (Hadronen heisst «die Starken» auf griechisch, Wechselwirkungen siehe nächste Folie). Baryonen bestehen aus drei Quarks, Mesonen aus einem Quark und einem Antiquark. Das Proton mit Ladung 1 besteht zum Beispiel aus zwei up-Quarks und einem down-Quark. qq

23 Folie Nr. 23 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Fundamentale Teilchen: Bosonen. Fermionen wechselwirken untereinander über die sogenannten Austauschteilchen oder Bosonen. Wechselwirkung betroffene Teilchen Bosonen Gravitation Elektromagnetische Wechselwirkung Starke Wechselwirkung Schwache Wechselwirkung 8 Gluonen g W +, W –, Z 0 Photonen Gravitonen Hadronen (linkshändige Komponenten der) Fermionen elektrisch geladene Teilchen Teilchen mit Masse Reichweite 1 fm fm

24 Folie Nr. 24 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Historisches Standardmodell der Teilchenphysik Kern- und Teilchenphysik Konzepte

25 Folie Nr. 25 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Grössenverhältnisse AtomKernProton Kern Protonen und Neutronen Quarks m m m

26 Folie Nr. 26 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Beta-Zerfall: Schwache WW. x t d u W–W– e x t udd => uud n => p – -Zerfall: n => p + e – + e Z wird grösser uud => udd p => n + -Zerfall: p => n + e + + e Z wird kleiner

27 Folie Nr. 27 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Fermigasmodell. ProtonenNeutronen B EFpEFp EFnEFn B: Bindungsenergie, E f p und E f n sind die sogenannten «Fermi-Kanten». Nach dem Pauliprinzip werden je zwei Protonen bzw. Neutronen auf demselben Energieniveau liegen. Damit es keinen Beta-Zerfall gibt, müssen die beiden oberen Fermi-Kanten auf dem selben Niveau liegen. Da es mehr Protonen als Neutronen gibt in den meisten Atomen, liegt die untere Fermi-Kante für Neutronen tiefer als für Protonen: Protonen sind im mittel schwächer gebunden (klar wegen gegenseitiger Abstossung!).

28 Folie Nr. 28 Astronomiefreifach - Einführung Kern- und Teilchenphysik. Astronomie ist schön.


Herunterladen ppt "KZO Wetzikon Einführung Kern- und Teilchenphysik Astronomiefreifach HS 2002/2003 Stefan Leuthold."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen