Kernphysik Skript (H.J. Wollersheim)
Mechanik Schwingungen Optik Elektrik Atomphysik

GSI ein Überblick (für Schüler)
GSI an overview (physics students)
Vortrag über GSI

• Schwerionen Krebstherapie
  
• Raster Scan des Krebstumors
  
K.Goeke: Spannende Pläne für die Zukunft der Physik:
Ein Hauch von Exotik: Experimente mit kurzlebigen Kernen am Super-FRS

• Aufbau des Atoms (Überblick)
• Die Struktur der Materie im Überblick
  • Objekte sichtbar machen
  • Wie kann man 0.001 10^-6 m sehen?
  • Objekte mit Wellen sichtbar machen
  • verfügbare Wellenlängen

    Atome als Wellen Huygens: Welle (Interferenz und Beugung) Wellencharakter der Teilchen Welle-Teilchen Dualismus Photoeffekt Erkenntnisse der Quantenphysik

  • Mögliche Projektile für Strukturen < 0.001 10^-6 m
    • Zusammenhang: Energie - Wellenlänge
    • physikalische Einheit der Energie
  
  
• Die Mikroskope der Teilchenphysiker: notwendige Energien

  Mikroskope der Teilchenphysik Einführung in die Beschleunigerphysik K.Wille Einführung in die Beschleunigerphysik pdf Die GSI-Beschleunigeranlage Teilchenbeschleuniger (GSI-Schülerlabor)

• Die Struktur des Atoms (Rutherford Experiment)

  Rutherford Streuexperiment mikroskopisches Rutherford Streubild Rutherford Streuung (quantitativ) vereinfachtes Atommodell Grössenverhältnis in einem Atom

• Quarks, Bausteine der Hadronen

  Die Grundidee: Untersuchung der Quarks-Materie Die Realisierung: Hochenergetische Kollisionen von Atomkernen Bausteine der Atomkerne Der Beta-Zerfall im Bild des Standardmodells Die Leptonen Antimaterie: Ein 'Spiegelbild' der Materie

• Die Augen der Teilchenphysik: Detektoren
  • Suche nach Bausteinen der Materie (Blasenkammeraufnahme)

  Inhalt Einleitung Wechselwirkungen Gasdetektoren Halbleiterdetektoren Szintillatoren Kalorimeter

  Detektoren (GSI-Schülerlabor)

  Zusammenfassung: Aufbau des Atoms (ppt)
  Lektion: Atombau - Die Welt des ganz Kleinen (ppt)
  Lektion 33: Atomkerne

• Kräfte im Atomkern

  Konzept der Wechselwirkung 4 fundamentale Wechselwirkungen Gravitation (Schwerkraft) Die Coulombkraft Schwache Wechselwirkung: Der pp-Zyklus der Sonne Starke Wechselwirkung: Quarks, Bausteine der Hadronen Kernkraft (1) Kernkraft (2) Kernkraft: Theoretische Behandlung Kraft und Potential Zentralpotential (Kastenpotential) Unendlich hoher Potentialkasten (1) Unendlich hoher Potentialkasten (2) Endlich hoher Potentialkasten (1) Endlich hoher Potentialkasten (2)

  Konzept der Wechselwirkungen

• Kernmassen

  Masse von Proton, Neutron und Elektron Aufbau der Kerne: Protonen (p), Neutronen (n) Masse von Atomkernen leichter als Σ p + n Energiegewinnung bei Spaltung und Fusion Kernfusion: 4 Protonen in 4He p-p Fusionskette in der Sonne Kernfusion in der Sonne Fusionsrate Energiebilanz: 2p + 2n und 4He Energiebilanz: 226Ra: α-Zerfall und Spaltung Energiebilanz: 236U-Spaltung und 3H + 2H Fusion

  NuBase and Audi-Wapstra atomic masses (About: Mass data) G.Audi et al, atomic mass evaluation

  • Kernbindungsenergie und Massendefekt Bild Bild Bild
  • Weizäckersche Massenformel
  • Massenspektrograph: Messung von Kernmassen
  • Messung von Kernmassen
    Massenspektrometer (Animation)
  • Speicherring: Messung von Kernmassen
  • Schottky Spektrum: Messung von ⁴⁴Sc-Masse
  • Nuklidkarte

• Radioaktivität

  Arten radioaktiver Strahlung radioaktive Strahlung im elektrischen Feld radioaktive Strahlung im magnetischen Feld Abschirmung der radioaktiven Strahlung Radioaktivität: Quadratisches Abstandsgesetz Kernzerfälle Kernzerfälle: Zerfallsfamilien Radioaktive Zerfallsketten (Animation) Radioaktives Zerfallsgesetz Zerfallsreihe: 238U Halbwertszeit: 227At Tritium Zerfall: 3H nach 3He Tritium Zerfall: Anzahl der 3H und 3He Kerne

  • Alpha-Zerfall

    Alpha-Zerfall: 226Ra nach 222Rn Alpha-Zerfall: Energiebilanz, Geiger-Nuttallsche Regel Alpha-Zerfall: Tunneleffekt Unendlich dicke Potentialbarriere (1) Unendlich dicke Potentialbarriere (2) Unendlich dicke Potentialbarriere (3) Tunneleffekt: endliche Potentialbarriere (1) Tunneleffekt: endliche Potentialbarriere (2) Tunneleffekt durch Coulombbarriere Tunneleffekt (Animation) Alpha-Strahlung (GSI-Schülerlabor)

  • Beta-Zerfall

    Beta-Zerfall (Elektron Emission): 137Cs nach 137Ba Beta-Zerfall (Positron Emission): 22Na nach 22Ne K-Einfang eines Hüllenelektrons (40K) Beta-Zerfall: symbolische Animation mit Darstellund der Kernstruktur Beta-Zerfall: Energiespektrum Beta-Zerfall: Energiebilanz Beta-Strahlung (GSI-Schülerlabor)

  • Gamma-Zerfall
    • Gamma-Zerfall: Übergänge zwischen diskreten Energieniveaus

    Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Absorption von Gamma-Strahlung in Materie Photoeffekt Photoeffekt Comptoneffekt Comptoneffekt Paarbildung: Elektron - Positron Gamma-Zerfall: 137mBa nach 137Ba Prinzip des Gamma-Nachweises mit einem Halbleiterzähler Germanium Detektoren zusammengesetzt aus 4 Kristallen (Clover) Messung der Energie von Gammastrahlung Gamma-Strahlung (GSI-Schülerlabor)

  • Kernspaltung
    • Kernspaltung

    Neutronen induzierte Spaltung Kernspaltung: Potentialbarriere Kernspaltung: Energiebilanz Kettenreaktion

  Kernspektroskopie und Kernmodelle (Nuclear Structure)

  Kernformen: Sphere, Quadrupoles, Octupoles, Hexadecapoles Kerngestalt verschiedener Atomkerne Kerngestalt: Neon, Silber Gold Uran-Isotope und ihre Zerfallsart

• Kernreaktionen

  Reaktionstypen bei Schwerionenreaktionen Coulomb Anregung Electric field of multipoles Monopole term of the electric field Monopole-, dipole-, quadrupole-term of the electric field Quadrupole term of the electric field Electric quadrupole matrixelement, B(E2)-value Tiefinelastische Reaktion Fusionsreaktion mit schweren Ionen fusion evaporation reaction

  SHIP - Super Heavy Elements TASCA - Super Heavy Elements

  Zusammenfassung: Multipole expansion of the electric field

• Detektoren

  Inhalt Einleitung Wechselwirkungen Gasdetektoren Halbleiterdetektoren Szintillatoren Kalorimeter

  Detektoren (GSI-Schülerlabor)
  • Magnetische Ablenkung radioaktiver Strahlung
  • Nebelkammer nach C. Wilson
  • Funkenzähler-Versuch
  • Geiger-Müller Zählrohr
    Ionisationskammern (Animation)
  • Szintillationszähler
  • Prinzip des Teilchennachweises mit einem Halbleiterzähler
    • Silizium Detektor
  • Prinzip des Gamma-Nachweises mit einem Halbleiterzähler
  • Absorption von Gamma-Strahlung in Materie
    • Germanium (Clover) Detektor Germanium (Clover) crystals
    • The three main interaction mechanisms
    • Interaction in Ge-detectors (photo absorption)
    • Interaction in Ge-detectors (Compton scattering)
    • Compton suppressed Ge-detectors
    • Progress in gamma-ray spectroscopy
    • Progress in gamma-ray spectroscopy

• Teilchen-Beschleuniger
  

  Mikroskope der Teilchenphysik Einführung in die Beschleunigerphysik K.Wille Einführung in die Beschleunigerphysik pdf Die GSI-Beschleunigeranlage Teilchenbeschleuniger (GSI-Schülerlabor)

  • Kathodenstrahlröhre: Elektronenbeschleuniger
  • Prinzip der Gleichspannungsbeschleuniger
  • Van de Graaff-Beschleuniger
  • Van de Graaff-Beschleuniger (Hahn-Meitner-Institur, Berlin)
  • Tandem Beschleuniger
  • Tandem Beschleuniger (Köln)
  • Linearbeschleuniger
    • Teilchenenergie beim Linearbeschleuniger
  • Linearbeschleuniger UNILAC (GSI-Darmstadt)
  • Prinzip des Zyklotrons
    • Zentrifugalkraft und Lorentzkraft
  • Isozyklotron (Bonn)
  • Mikrotron
  • Mikrotron MAMI (Mainz)
  • Mikrotron MAMI (Mainz)
  • Synchrotron-Kreisbeschleuniger SIS (GSI-Darmstadt)
  • Schwerionen Synchrotron SIS (GSI-Darmstadt)
  • Kreisbeschleuniger

  • Erzeugung neuer Teilchen: Beschleuniger

• Strahlenmessung
  

  Maßeinheit der Radioaktivität Umwelt-Radioaktivität Kosmische Strahlung Strahlendosen auf Menschen W. Koelzer: Atomaufbau, Radioaktivität, Strahlenarten, Dosis, Abschirmung Künstner: Strahlenphysik Biologische Strahlenwirkung Dosimetrie, Röntgenstrahlen, Optik

• Kernphysik 2010/11 (Univ. Giessen)
  

  Alpha-Zerfall	2-Proton Zerfall	superschwere Kerne	Kernspaltung	Beta-Zerfall	Neutrino
  C14 Altersbestimmung	Speicherring ESR	gebundener Beta-Zerfall	Halo Kerne	Kernspektroskopie	Wechselwirkung mit Materie
  Krebstherapie	Detektoren	exotische Kerne	Schalenmodell	magnetisches Modell	deformiertes Schalenmodell
  Schalenstruktur fernab der Stabilitaet	Gamma-Zerfall	Radioaktivität	Strahlenschutz	Streutheorie	Appendix: rel. Coulombanregung

• Links
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  • Teilchenphysik für alle
  • Der Aufbau der Materie
  • Einführung in die Atom- und Kernphysik
  • Atombau
  • Lösung der 1-dimensionalen zeitabhängigen Schrödinger DGL
  • Collective Excitations