Kern- und Teilchenphysik

Die Studierenden gewinnen einen Einblick in die Beschreibung der grundlegenden Wechselwirkungen der
Natur, deren qualitative Beschreibung sowie deren Deutung. Sie haben Kenntnis der einschlägigen Kerngedanken und Schlüsselexperimente sowie der Messmethoden und Größenordnungen der zentralen Größen und verfügen über die Fähigkeit zur Anwendung und quantitativen Behandlung einschlägiger Probleme. Die Studierenden kennen die mathematischen Begriffe, Methoden sowie Formalismen und können diese zur Lösung physikalischer Problemstellungen anwenden.

Grundlegende Experimente und Modelle: Rutherford’sches Streuexperiment, Größe der Atomkerne, Quantenmechanische Streuung, nuklearer Formfaktor, Masse und Bindungsenergie der Kerne, Tröpfchenmodell des Atomkerns.
Wechselwirkung zwischen Nukleonen: Virtuelle Teilchen, Pionen-Austausch, Yukawa Modell.
Kernmodelle und Struktur der Kerne: Nullte Näherung (Kerne als Fermigas), Schalenmodell Kernspin
und magnetisches Moment.
Radioaktive Zerfälle: Alpha-Zerfall, Tunneleffekt, Elektromagnetische Übergänge, Beta-Zerfall, schwache
Wechselwirkung.
Elementare Teilchen und Wechselwirkungen in der Natur: Quarks- und Leptonen, Teilchenzool der Hadronen, Schwache und starke Wechselwirkung; Eichbosonen, Feynman Diagramme.
Beschleuniger, Detektoren und Datenanalyse: Elektrostatische Beschleuniger, Linearbeschleuniger, Synchrotron, Grundlegende Detektorkomponenten: Spurdetektoren, Kalorimeter und Detektoren zur Teilchenidentifikation, „Entdeckung“ neuer Teilchen.
Anwendungen der Kernphysik: Kernspaltung, Kernfusion, Energieerzeugung in der Sonne, CNO-Zyklus,
Anwendungen in der Medizin: Beschleuniger in der Tumortherapie, MRT.

Studiensemester:                           2. oder 3. Semester

Modulbeauftragter:                         Neeb

Lehrende:                                       Neeb

Voraussetzungen:                           keine

Turnus:                                           Sommersemester

Sprache:                                         Deutsch

Standort:                                         RheinAhrCampus