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

Lehrveranstaltungen:

• • Experimentalphysik 5: Kern- und Teilchenphysik
    (Vorlesung, 3 SWS, Uli Katz, Do, 14:00 - 16:00, HE; jede 2. Woche Fr, 14:00 - 16:00, HG; Erster Freitagstermin am 18.10.2019)
  • Übungen zur Experimentalphysik 5: Kern- und Teilchenphysik
    (Übung, 2 SWS, Uli Katz et al., Do, 8:00 - 10:00, SRTL (307), SR 02.729, SR 00.103; Do, 12:00 - 14:00, SR 00.103, HD; Mi, 16:00 - 18:00, SR 00.732, SR 00.103)

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: 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: 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: 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: Kern- und Teilchenphysik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Klausur zur Experimentalphysik 5 (Prüfungsnummer: 67411)

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

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Freiwillige Zwischenprüfung: Für das vollständige und weitgehend korrekte Vorrechnen von ein bzw. zwei Übungsaufgaben in den Übungen wird ein Notenbonus für die Klausur von einer Notenstufe (0.3 oder 0.4) bzw. zwei Notenstufen (0.6 oder 0.7) vergeben.

Erstablegung: WS 2019/2020, 1. Wdh.: WS 2019/2020 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Uli Katz