Kern- und Teilchenphysik 2

Präsentation zum Thema: "Kern- und Teilchenphysik 2"—  Präsentation transkript:

1 Kern- und Teilchenphysik 2
Reiner Krücken (Experiment) Peter Ring (Theorie)

2 Organisatorisches Die Vorlesung findet Di und Mi um 11:00 c.t. statt
Die Vorlesung besteht zu 2/3 aus einem experimentellem Teil und 1/3 Theorie Es gibt 3 Übungsgruppen (Leitung: Thorsten Kröll ) Termine werden am Mittwoch angekündigt Die Übungsaufgaben werden nicht korrigiert, werden aber in den Übungsstunden im Detail besprochen. Sprechstunde nach Vereinbarung Webseite mit Vorlesungsmaterial: Link von der E12 Home Page

3 Studentenseminar (Do. 14:00 s.t.)
Exotische Kerne und die starke Wechselwirkung Prof. R. Krücken TUM Prof. P. Ring TUM Prof. D. Habs LMU Prof. H. Wolter LMU Aktuelle Themen aus der modernen Kernstrukturphysik experimentelle Methoden theoretische Methoden aktuelle Forschungsthemen Zukunftsprojekte Vorbesprechung / Vortragseinteilung: Donnerstag, :00 st in Seminarraum des Tandem-Beschleunigers

4 Literatur Povh, Rith, Scholz, Zetsche: Teilchen und Kerne (Springer 1999) Frauenfelder, Henley: Subatomic physics (Prentice Hall 1999) Segre: Nuclei and particles (Benjamin 1965) Perkins: Introduction to high energy physics (Addison Wesley 1986) Halzen, Martin: Quarks and leptons (Wiley & Sons 1984) Kane: Modern elementary particle physics (Addison Wesley 1987) Schmüser: Feynman-Graphen und Eichtheorien für Experimentalphysiker (Springer 1987)

5 Brücken zwischen Teilchenphysik und Kernphysik
HERA Tevatron LHC FAIR (GSI) MAMI

6 Facility for Antiproton- and Ion- Research (FAIR) at Darmstadt
Gesellschaft für Schwerionenforschung

7 CERN

8 Teilchenbeschleuniger

9 ATLAS am LHC (CERN)

10 Die Fermionischen Bausteine

11 Die Bosonischen Bausteine
Die Träger der Wechselwirkungen

12 Wechselwirkung durch Teilchenaustausch
(aus Povh et al.)

13 Wechselwirkung durch Teilchenaustausch

14 Die Hadronen 1 Baryonen (eine Auswahl) www.particleadventure.org

15 Die Hadronen 2 Mesonen (eine Auswahl) www.particleadventure.org

16 Ziele der Vorlesung Am Ende der Vorlesung sollten Sie Antworten für die folgenden exemplarischen Fragen erhalten haben: Was sind die elementare Bausteine der Materie, welche Kräfte halten sie zusammen? Wieso zerfallen freie Neutronen, sind aber im Atomkern stabil? Welche Farbe haben die Quarks? Warum gibt es 8 Gluonen aber nur 1 Photon und 3 W,Z-Bosonen? Welche Bedeutung haben Symmetrien für die Kräfte der Natur? Woher wissen wir, wie alt das Universum ist? Wie entstehen die chemischen Elemente? Warum brennt die Sonne und wieso so lange? Warum haben Neutronensterne eine maximale Masse? Warum haben die Atomkerne in Materie einen so großen Abstand, wo doch der Raum zwischen ihnen im wesentlichen leer ist? 1.2 Ziele der Vorlesung Diese Vorlesung wird Ihnen die Grundlagen der Kern- und Teilchenphysik vermitteln. Dies wird geschehen durch die Vermittlung der wesentlichen physikalischen Konzepte, der relevanten experimentellen Mehtoden und die Vorstellung der Orginalexperimente. Durch die Aufteilung der Vorlesungszeit in 2/3 experimentelle Vorlesung und 1/3 Theorie erhalten Sie sowohl einen fundierten Einblick in die experimentellen Tricks und Kniffe, wie auch in die mathematischen Konzepte zur Lösung der theoretischen Probleme. Insgesamt werden Sie hierdurch ein tieferes Verständnis der Materie erhalten, was Sie in die Lage versetzt ein Gefühl für die Physik der Kerne und Elementarteilchen zu erhalten. Neben den Grundlagen der Kern- und Teilchenphysik werden wir auch exemplarisch aufzeigen, welche wichtige Rolle Prozesse, Konzepte und experimentelle Methoden der subatomare Physik in anderen Gebieten spielen. Die nachfolgend aufgeführten beispielhaften Fragen, die Sie nach Ende der Vorlesung beantworten können, sollen die Tiefe und Breite des Vorlesungsthemas verdeutlichen. Woher wissen wir, wie alt das Universum ist? Wie entstehen die chemischen Elemente? Warum brennt die Sonne und wieso so lange? Wieso zerfallen freie Neutronen, sind aber im Atomkern stabil? Was sind elementare Bausteine, welche Kräfte halten sie zusammen? Welche Bedeutung haben Symmetrien für die Kräfte der Natur?

17 Gliederung SS 2005 Streuung bei höheren Energien
Elastische Streuung am Nukleon Inelastische Streuung am Nukleon Tiefinelastische Streuung Partonen und Quarks Starke Wechselwirkung Farbladung Baryonen und Mesonen QCD Lagrangian Symmetrien Quarkonium Chirale Symmetrie Bag Modelle Schwache Wechselwirkung Leptonenfamilien Paritätsverletzung, Helizität V-A Theorie W- und Z-Bosonen Lagrangian Higgs-Mechanismus schwache Zerfälle Oszillationen von Neutrinos und Kaonen Heiße und Dichte Kernmaterie