Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik (EPL-5)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 5 LA: Nuclear and Particle Physics)

Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:

Lehrveranstaltungen:

• • Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik
    (Hauptseminar, Stefan Funk, Mi, 10:00 - 12:00, HE; jede 2. Woche Do, 12:00 - 14:00, HE)
  • Übung zur Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik
    (Übung, Stefan Funk et al., Mo, 14:00 - 16:00, TL 1.140; Mi, 12:00 - 14:00, SRTL (307))

Inhalt:

• Einführung

Elementarteilchen und fundamentale Wechselwirkungen, Antiteilchen, Aufbau der Materie, Symmetrien und Erhaltungssätze

• Experimentelle Methoden der Kern- und Teilchenphysik

Streuexperiment, Wirkungsquerschnitt und Lebensdauer, Wechselwirkung von Teilchen und Strahlung mit Materie, Grundbegriffe der Dosimetrie, grundlegender Aufbau von Detektoren für Teilchen und Strahlung

• Kernphysik I: Kernaufbau

Konstituenten, Masse, Bindungsenergie, Tröpfchenmodell, Nukleon-Nukleon-Potential, Fermi-Gas-Modell, Schalenmodell

• Kernphysik II: Kernzerfälle und -reaktionen

Alpha-, Beta-, Gammazerfall, Zerfallsreihen, Kernspaltung, Grundlagen Reaktorphysik, Kernfusion, Kernphysik der Sonne

• Kernphysik III: Kern- und Nukleonstruktur

Elastischer Streuprozess, elektromagnetische Wechselwirkung, Rutherford-Streuquerschnitt, Elektron-Kern-Streuung, Formfaktoren, Elektron-Nukleon-Streuung, Anregungszustände des Protons, tief-inelastische Streuung

• Teilchenphysik

Starke Wechselwirkung: Farbladung und Gluonen, Confinement und asymptotische Freiheit, Produktion von Mesonen und Baryonen
Schwache Wechselwirkung: W- und Z-Bosonen, CKM-Matrix, Paritätsverletzung, Schlüsselexperimente (Pion-, Myon-, Kaonzerfall, Produktion reeller Z-Bosonen), Entdeckung und Rolle des Higgs-Bosons, Neutrinooszillationen, Ausblick „Beyond the Standard Model“

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung der Kern- und Teilchenphysik gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis

• wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Mathematik (Bachelor of Science): ab 5. Semester
   (Po-Vers. 2015w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Physik (experimentell) | Vertiefungsmodule | Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik)
2. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien): ab 5. Semester
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik)
3. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien): ab 5. Semester
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik)
4. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien): ab 5. Semester
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik)
5. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Experimentalphysik: Kern- und Teilchenphysik (Prüfungsnummer: 67411)

(englischer Titel: Experimental physics: Nuclear and particle physics)

zugeh. "mein campus"-Prüfung:

67411 Experimentalphysik: Kern- und Teilchenphysik (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 90, 7.5 ECTS, Prüfung).

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 7.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: SS 2022

1. Prüfer:

Stefan Funk (060566)