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0.1
Experimentalphysik 5
Kern- und Teilchenphysik
Prof. Dr. Otmar Biebel, PD Dr. Thomas Nunnemann
Vorlesung: Montags 14:15 - 16:00 Uhr Horsaal H030 (bisher E7)
Mittwochs 16:15 - 18:00 Uhr Horsaal H030
Ubungen: Mittwochs 16:15 - 17:45 Uhr Horsaal H030, kl.Physikhorsaal, H537 (bisher 5/15)
Donnerstags 18:00 - 19:30 Uhr H402 (bisher 4/16)
Beginn: 19. Oktober 2009
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Themen der Vorlesung 0.2
Themen der Vorlesung� Einfuhrung & Einleitung
� Grundbegriffe von Streuexperimenten
� Globale Eigenschaften von Kernen
� Stabilitat von Kernen
� Wechselwirkung Teilchen mit Materie
� Detektoren, Beschleuniger
� elast. und inelast. Streuung an Kernen
� Quarkstruktur von Hadronen
� Schwache & Elektroschwache Wechselwirkung
� Standardmodell der Elementarteilchen
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Literatur/Lehrbucher 0.3
Literatur/Lehrbucher
Eine kleine Auswahl von Buchern:
� B.Povh et al. Teilchen und Kerne Springer
� W.Demtroder Experimentalphysik 4: Kern-, Teilchen- und Astrophysik Springer
� H.Frauenfelder, E.M.Henley Teilchen und Kerne Oldenbourg
� Bethge et al. Kernphysik Springer
� T.Mayer-Kuckuk Kernphysik Teubner
� Bethge et al. Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen Wiley-VCH
� D.H.Perkins Introduction to High Energy Physics Cambridge UP
� D.Griffiths Introduction to Elementary Particles Wiley-VCH
� C.Berger Elementarteilchenphysik Springer
und viele mehr!
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Organisatorisches zu Vorlesung & Ubungen 0.4
Organisatorisches zu Vorlesung & Ubungen
(1) Mitarbeiter rund um Vorlesung & Ubungen
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Markus Lichtnecker
Dr. Raphael Mameghani
Dr. Michiel Sanders
Jonas Will
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Ubungen
� Prof. Dr. Otmar Biebel, PD Dr. Thomas Nunnemann — Vorlesungen
(2) Webseite zu Vorlesung & Ubungen:
http://www.physik.uni-muenchen.de/lehre/vorlesungen/wise 09 10/e5/index.html
dort abgelegt: Termine, Aktuelle Ankundigungen, Ubungsblatter, Vorlesungsmaterial
Zugriff mit Campus-Account & -Passwort
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Organisatorisches zu Vorlesung & Ubungen 0.5
(3) Ubungen
Konzept:
– Besprechung/Vorstellung der Hausubungen&Losungen
– gemeinsame Bearbeitung/Losung von Anwesenheitsaufgaben
und zur Vertiefung/Klarung von Vorlesungsinhalten
Einteilung:
Gruppe Zeit Raum Grp.leiter
Ubung a Mi 16:15-17:45 H030 (E7) M.S.
Ubung b Mi 16:15-17:45 kl.Phys. R.M.
Ubung c Mi 16:15-17:45 H537 (5/15) J.W.
Ubung d Do 18:00-19:30 H402 (4/16) M.L.
Beachten: Ubungen finden alle 14 Tage statt, Beginn 04.11.2009 !
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Organisatorisches zu Vorlesung & Ubungen 0.6
(5) Leistungskontrolle
– Hausubungen� Hausubungen selbstandig oder in 2er Gruppen losen
� Losungen in Ubung vorrechnen und auf Korrektheit kontrollieren
� Probleme/Unklarheiten in Ubungen besprechen
� Angabe uber bearbeitete Ubungsaufgaben wird notiert
(als Feedback fur Ubungsgestaltung und fur Klausur, s.u.)
– Klausur: 22.02.10, 13:00-16:00 Wiederholung: 12.04.10, 13:00-16:00
– Bewertung : Zum Bestehen des Moduls: mindestens 50% der Maximalpunktzahl aus Klausur
Notenskala: linear (vorlaufig!)
Note 4.0 3.7 3.3 3.0 2.7 2.3 2.0 1.7 1.3 1.0
Punktanteil 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95%
Bei nachweislich mehr als 60% bearbeiteter Ubungsaufgaben: Anhebung der Klausurnote auf die nachst
bessere Notenstufe!
– Bescheinigungen uber bestandenes Modul nur fur:
� Lehramt Physik, Dipl. Mathematik, Dipl. Informatik, Geophysik
� Fur Bachelor Studenten Physik, Physik+Meteorologie, etc.: Ubermittlung an Prufungsamt automatisch
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Organisatorisches zu Vorlesung & Ubungen 0.7
(6) Termine
– Vorlesung� Mo, 14:15-16:00 mit 15 min Pause, Horsaal H030
� Mi, 16:15-18:00 mit 15 min Pause, Horsaal H030, nur alle vierzehn Tage!
� erster Termin: 19.10.09
� letzter Termin: 08.02.10
– Ubungen, Ubungsblatter
� Ausgabe jeweils mittwochs in Ubung
� Besprechung in nachfolgender Ubung
� Beginn des Ubungsbetriebs: 04.11., dann 18.11., 2.12., 16.12., 13.1., 27.1., 10.2.
– Klausuren
� Klausur: 22.02.10, 13:00-16:00, großer Physik-Horsaal u.a.
� Wiederholung: 12.04.10, 13:00-16:00, großer Physik-Horsaal u.a.
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0.8
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Einfuhrung 0.9Einfuhrung
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Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.10Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS
GenferSee
Jura
CERN
LHC
CMS
ATLASSPS
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Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.11
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Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.12
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.13
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.14
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.15
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.16
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.17
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung zur Kern- & Teilchenphysik mit LHC und ATLAS 0.18
Simulierte Entstehung&Zerfall eines
Miniatur Schwarzen Lochs in ATLAS
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Einfuhrung: Standard-Modell der Elementarteilchen und Krafte 0.19
Einfuhrung: Standard-Modell der Elementarteilchen und Krafte
Konzept:
“Kraft”-Teilchen vermitteln die Wechselwirkung
zwischen “Materie”-Teilchen Eichtheorie
Konstitutenten:
� “Materie”-Teilchen: Leptonen und Quarks
� “Kraft”-Teilchen: Photonen, Weakonen, Gluonen
(elmagn., schwach, starke Ww.)
Standard-Modell:
beschreibt elektromagnet., schwache und starke
Wechselwirkung zwischen den Konstituenten des
Modells
(“Weltformel” ?)
sd b g
νµνe Zντ
µe τ W
u γtc
I II
Die elementarenTeilchen
Kra
ftträ
ger
Lept
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Drei GenerationenIII
Qua
rks
O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Einfuhrung: Standard-Modell der Elementarteilchen und Krafte 0.20
“Weltformel” des Standard-Modells:
Lagrangedichte des Standard-
Modells der Teilchenphysik: �
(Losung beschreibt Teilchen
und ihre Wechselwirkungen)
mit:O.Biebel, Th.Nunnemann WS 2009/10
Ubersicht zu Themen dieser Vorlesung 0.21
Ubersicht zu Themen dieser Vorlesung
1. Einfuhrung, Grundbegriffe von Streuexperimenten
2. Globale Eigenschaften von Kernen
3. Stabilitat von Kernen
4. Wechselwirkung Teilchen mit Materie
5. Detektoren
6. Beschleuniger
7. Elektronenstreuung an Kernen und Nukleonen
8. Tiefinelastische Leptonstreuung
9. Quarkstruktur von Hadronen
10. Symmetrie&Erhaltungsgroßen
11. Schwache Wechselwirkung
12. Elektroschwache Wechselwirkung
13. Neutrinomassen, Neutrino-Oszillation
14. Standardmodell der Elementarteilchen
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