Teilchenphysik
Lehrerfortbildung

Vor über 100 Jahren entdeckte Victor Franz Hess bei Flügen in einem Heißluftballon eine mit der Höhe zunehmende elektrische Leitfähigkeit der Luft. Er schloss daraus, dass die Strahlung nicht von der Erde ausgesandt sein konnte, sondern eine kosmische Strahlung sein musste. Mit der Identifizierung der Kathodenstrahlen, als einen Strahl aus Elektronen, wenige Jahre zuvor, markierten diese Ereignisse den Start der modernen Teilchenphysik. Für seine Entdeckung erhielt Hess 1936 den Physik Nobelpreis gemeinsam mit Carl David Anderson und dessen Entdeckung des Positrons in einer Nebelkammer. Dies war das erste Beispiel von Antimaterie, die Paul Dirac postuliert hatte. Im selben Jahr gelang Anderson und seinem Kollegen Seth Neddermeyer die Entdeckung des Myons, eines Elementarteilchens mit einfach negativer Ladung, 207 Mal schwerer als das Elektron. Der Nachweis von Myonen auf der Erdoberfläche ist ein experimenteller Beweis für Einsteins spezielle Relativitätstheorie.

Während des Kurses werden wichtige Stationen auf dem Weg von der Kern- zur Teilchenphysik von den Teilnehmenden experimentell erarbeitet. Beginnend bei der Kernspektroskopie, über die Analyse von Spuren ionisierender Strahlung in der kontinuierlichen Nebelkammer bis hin zur Aufnahme und Untersuchung von Raten kosmischer Myonen auf der Erdoberfläche, werden Experimente durchgeführt. Im Vortrag wird das Standardmodell der Elementarteilchenphysik erläutert. Zur graphischen Repräsentation quantenmechanischer Vorgänge und Berechnung von Wirkungsquerschnitten liefert die Einführung in die Methode der Feynman-Diagramme einen Ansatz. Teilchenphysiker*innen des II. Physikalischen Instituts der Universität Göttingen berichten von den neuesten Ergebnissen am CERN, der europäischen Organisation für Kernforschung mit Sitz in der Schweiz und Frankrech. Die Teilnehmenden des Kurses werden eine eigene kontinuierliche Nebelkammer bauen, die später im Physikunterricht eingesetzt werden kann.

Kontakt bei inhaltlichen Fragen: Dr. Christina Lumme

Unterrichtsbezug

Radioaktivität, Kernspektroskopie, Teilchenphysik, Quantenmechanik

Ablauf

1.Tag
Anreise bis 17 Uhr
17:00 Uhr Begrüßung 
17:15 Uhr Einführungsvortrag „Elementarteilchenphysik I – Das Standardmodell“ 
19:00 Uhr Abendessen im XLAB (Pizza)
2.Tag
09:10 Uhr Vortrag „Elementarteilchenphysik II – Feynman-Graphen“
10:00 Uhr Experimente zur Kernspektroskopie und Tunneleffekt
12:30 Uhr Mittagspause
13:30 Uhr Bau einer Nebelkammer
15:00 Uhr Besuch des II. Physikalischen Instituts der Universität Göttingen: Besichtigung von Laboren, wissenschaftlicher Vortrag zu aktuellen Themen der Teilchenphysik
19:00 Uhr Möglichkeit zum gemeinsamen Abendessen besteht
3.Tag
09:10 Uhr Vortrag „Kosmische Strahlung“
10:00 Uhr Experimente mit der Kamiokanne: Detektieren von kosmischen Myonen
12:30 Uhr Mittagspause
13:30 Uhr Abschlussdiskussion
ab 14:30 Uhr Abreise
 

Kursgebühr

Fördervermerk

Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung

Hinweis zu Übernachtung und Verpflegung

Die Übernachtung und Verpflegung wird von den Teilnehmenden getragen. Ausnahmen sind die Bereitstellung von Kaffee und Tee und das gemeinsame Abendessen am ersten Abend. Gerne sind wir bei der Suche nach einer kostengünstigen Unterkunft behilflich (m.gatzsch@xlab-goettingen.de oder Tel. 0551 / 39-28840).