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

Lehrveranstaltungen:

• • Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik
    (Vorlesung, Uli Katz, Mi, 10:00 - 12:00, HE; jede 2. Woche Do, 12:00 - 14:00, HE)
  • Übung zur Experimentalphysik 5 LA: Kern- und Teilchenphysik
    (Übung, Uli Katz 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:

1. 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)

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

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Uli Katz