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Inhalt GdT

Bereich 'Teilchen'

Geschichte der Teichenphysik

Startseite der 'Geschichte der Teilchenphysik'
Frühzeit bis 1550
1550 bis 1900
1900 bis 1964
1964 bis heute
Zuordnungsspiel: Physiker und ihre Entdeckungen

Größenordnungen in der Natur

Startseite Größenordnungen
Längen
Längenvergleich Mikro- zu Makrokosmos
Einheiten für Masse, Impuls und Energie in derTeilchenphysik
Zehnerpotenzschreibweise

Teilchenmodell

Titelseite des Kapitels über die heute bekannten Teilchen
Die historische Entwicklung des heutigen Teilchenmodells
Das Teilchenmodell im Standardmodell
Antiteilchen und Antimaterie
Spin eines Teilchens
Quantenzahlen - Übersicht
Austauschteilchen - erste Übersicht
Die Austauschteilchen - Überblick
zwei Zwischenfragen und Verzweigung zu getrennten Touren über Quarks und Leptonen

Leptonen - geführte Tour

'Geburt' der Leptonen
Fundamentale Leptoneneigenschaften
Neutrinos - Erzeugung und Nachweis
Welche Bedeutung hat die Neutrinomasse?
Die Wahrscheinlichkeit von Neutrino-Oszillationen
Neutrino-Oszillationen, Superkamiokande
Gebundene Zustände aus Leptonen - Positronium
Quiz über Leptonen

Quarks - geführte Tour

Die Geburt der Quarks
Fundamentale Quarkeigenschaften
Quark-Einschluss - Confinement
Quark-Kombiationen - Die Farbladung
Quiz über die Quarks
Quark-Kombinationen - die Hadronen
Valenzquarks und Seequarks
Baryonenübersicht (Tabelle)
Mesonenübersicht (Tabelle)

Zwischenfrage und Fortsetzung des gemeinsamen Pfades
Das Higgs-Boson oder 'Wie erhalten Teilchen Masse?'
Zusammenfassung des Kapitels über das heutige Teilchenmodell
Zuordnungsspiel: Teilchennamen und -eigenschaften

Wechselwirkungen (WW)

Titelseite des Kapitels über die vier Wechselwirkungen
Wechselwirkungen und ihre Austauschteilchen
Austauschteilchen (Übersicht)
Vergleich der Kopplungsstärken
Kopplungskonstante und Ladung
Übergang zu 4 Touren über die einzelnen Wechselwirkungen

Starke WW

Reichweite der Kernkräfte
Potentialverlauf bei starker Wechselwirkung
Farbnachweis bei Gluonen
Gluonennachweis
Quiz zur starken Wechselwirkung

Schwache WW

Historisches zur schwachen Wechselwirkung
Erster Überblick
Wichtige Begriffe und Grundregeln
Die geladenen schwachen Prozesse
Die neutralen schwachen Prozesse
Der Cabibbo-Winkel (flavour-ändernde schwache Prozesse)
Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix
Die schwache Ladung
Paritätsverletzung bei schwachen WW-Prozessen
Zusammenfassung der Tour über sie schwache WW
Quiz zur schwachen Wechselwirkung

Elektromagnetische WW

Historische Einführung
fundamentale Eigenschaften und Übersicht über elektromagnetische Prozesse
leptonische elektromagnetische Prozesse (Streuung)
leptonische elektromagnetische Prozesse (Fortsetzung)
Quiz zur elektromagnetischen Wechselwirkung

Gravitation

Gravitation - Übersicht

Der weitere gemeinsame Weg
Bestätigungen des Standardmodells
Experimentelle Bestätigung der SU(3): QCD - Abschluss dieses Kapitels

Bereich 'Experimente'

Relativistische Mechanik

Zeitdilatation
Titelseite des Kapitels über mechanische und relativistische Grundlagen
Grundlagen: geschwindigkeitsabhängige Masse
Grundlagen: Masse, Geschwindigkeit, Beobachter
Zeitdilatation (Das lange Leben der Müonen)
Relativistischer Impuls und Energie
Energie- und Impulserhaltung im nichtrelativistischen und relativistischen Fall
Rückschlüsse auf zerfallene Teilchen
Lorentztransformation
Dreier- und Vierervektoren
Quiz zur relativistischen Mechanik

Wellenlänge und Impuls

Einführungsseite
Auflösungsvermögen - Anschauliche Erklärung
Wellenlänge und Auflösung von Strukturen
Das elektromagnetische Spektrum
Zuordnungsspiel zum elektromagnetischen Spektrum
Beugung an Doppelspalt und Gitter (mit ebenen Wellen)
Elektronenbeugung am Gitter
Die De-Broglie-Wellenlänge
De-Broglie-Wellenlänge hochenergetischer Elektronen
De-Broglie-Wellenlänge hochenergetischer Elektronen (Online-Berechnung)
Hohe Energie und große Massen
Zusammenfassung des Kapitels
Quiz zum Kapitel

Streuexperimente (Grundlagen)

Einführung in die Streuexperimente
Struktur-Untersuchungen mit Teilchenstrahlen
Rutherfordsches Streu-Experiment (Einführung)
Rutherfordsches Streu-Experiment (Ergebnis)
Frage: Welche Form hat das Target?
Lösung zu "Welche Form hat das Target?"
Streuung - Java-Applet
Grundbegriffe der Streuung
Stoßparameter und Streuwinkel (Zusammenhang)
Wirkungsquerschnitt - Grundbegriffe
Wirkungsquerschnitt (geometrisch)
Wirkungsquerschnitt (bei Coulomb-Streuung)
Wahrscheinlichkeitsinterpretation des Wirkungsquerschnitts
Der totale Wirkungsquerschnitt
Differentieller Wirkungsquerschnitt (Einführung)
Differentieller Wirkungsquerschnitt (Interpretation)
Der differentielle Wirkungsquerschnitt bei Coulomb-Streuung
Totaler Wirkungsquerschnitt bei Coulomb-Streuung
Beispiele für Messungen von Wirkungsquerschnitten
Die Luminosität
Kollision zweier Teilchenstrahlen - Detektorbild-Animation
Auswertungsgraphik des H1-Detektors - Kollision zweier Teilchenstrahlen
Zusammenfassung des Kapitels
Quiz zu den Grundlagen der Streuexperimente

Beschleuniger

Übersicht
Elektronen- und Positronen-LINACs
Ionen-LINACs
Zyklotron
Betatron
Synchrotron
Kreisbeschleuniger
Teilchenquellen
Grundlagen der Beschleunigungsbausteine
moderne Beschleunigungsbausteine
Ablenkungmagnete
Fokussierungsmagnete
Kontrolle
Synchrotronstrahlung
Klystron
Beschleuniger Quiz

Detektoren

Einleitung
Übersicht der Teilchendetektoren
Nebelkammer
Blasenkammer
Kernspurplatten
Funkenkammer
Szintillationszähler
Ionisationskammer
Photomultiplier
Drahtkammer
Halbleiterdetektoren
Cerenkov-Zähler
Kalorimeter
Großdetektoren
Detektierung von Teilchen in Großdetektoren
Ablenkung von Teilchen im Magnetfeld
Quiz über Detektoren

Forschungseinrichtungen

DESY

DESY - Übersicht
Geschichtlicher Überblick des DESY
TESLA
Der HERA-Ring
Der H1-Detektor
Der HERMES-Detektor
HERA-B
Der ZEUS-Detektor
HASYLAB

Wichtige Forschungseinrichtungen - Übersichtsseite
Das japanische Forschungsinstitut KEK
SLAC
Fermilab
Brookhaven National Laboratory
CERN

Bereich 'Theorie'

Vereinigung der WW (elektroschwache V.)

Einführung
Historische Entwicklung der elektroschwachen Theorie
Der 'schwache' Isospin T
Weinbergwinkel und die Ladungen
Elektrische und schwache Ladung (Vergleich)
Symmetriebrechung am Beispiel Stabmagnet
Quiz zur elektroschwachen Vereinigung

Feynman-Diagramme und -Kalkül

Einführung
Die Grundlagen von Feynman-Diagrammen
Bisher alles klar? - Drei Fragen
Innere Linien (Kombinationsmöglichkeiten)
Starke Wechselwirkung
Die Kopplungskonstante in der QCD
Schwache Wechselwirkung
Schwache WW und Quarks
Zwischenzusammenfassung zu den Feynman-Diagrammen
Vorbemerkungen zum Feynman-Kalkül
Fermis goldene Regel
Amplitude und Zerfallsrate beim Zweikörperzerfall
Differentieller Wirkungsquerschnitt und Amplitude bei Streuung
Rechenschema zur Bestimmung der Amplitude M
Propagatoren
Amplitude bei Zweikörperzerfall
Amplitude bei Zweikörperstreuung
Abschließende Bemerkungen
Abschließendes Quiz

Streuexperimente (Targetform etc.)

Titelseite des Kapitels über Streuexperimente (Fortsetzung der Grundlagen)
Mott-Streuung: Spin-1/2-Teilchen an Spin-0-Teilchen gestreut
Der Formfaktor eines Targets
Beispiele für Formfaktoren und Ladungsverteilungen

Teilchenzustände (Resonanzen etc.)

Einführung
Diskrete Energieniveaus und angeregte Zustände von Atomen
Atomkerne und weitere Teilchen
Resonanzen
Erzeugung von Resonanzen
Quarkinhalt von Resonanzen
Quiz zu angeregten Zuständen gebundener Systeme

Grundl. d. Quantenmechanik

Titelseite Quantenmechanik
Elektronenbeugung am Spalt
Vergleich von klassischer Mechanik und Quantenmechanik
Wellenfunktion Psi

Tour über Phasenzeiger

Zusammenhang zwischen Phasenzeiger und Wellenfront
Vektorielle Summe von Phasenzeigern I - Interferenz
Vektorielle Summe zweier Phasenzeiger - zeitlich konstante Amplitude
Tour über Phasenzeiger - Interferenz zweier Wellen (Interferenzmuster)
Tour über Phasenzeiger - Zusammenfassung und Begriffsklärungen

Die zeitunabhängige oder stationäre Schrödingergleichung
Die Wahrscheinlichkeitsdichte
Eigenfunktionen und Eigenwerte
Operatoren und Erwartungswerte
Zusammenfassung der Grundlagen der Quantenmechanik
Quiz zur Quantenmechanik

Verknüpfungen zu allen Quiz, Videos, etc.

Zuordnungsspiele

Physiker und ihre Entdeckungen
Teilchennamen und -eigenschaften
Zuordnungsspiel zum elektromagnetischen Spektrum

alle Quiz

Quiz zu elektromagnetischer WW
Quiz zur Streuung - Hilfe durch Java-Applet
Quiz zu Teilchennamen
Quiz über die Quarks
Quiz über Leptonen
Quiz zu den Wechselwirkungen
Quiz zur schwachen Wechselwirkung
Quiz zur starken Wechselwirkung
Quiz zur elektromagnetischen Wechselwirkung
Quiz zur relativistischen Mechanik
Quiz zu Impuls und Wellenlänge
Quiz zu den Grundlagen der Streuexperimente
Quiz zur Quantenmechanik
Quiz zu Feynman-Diagrammen und -kalkül
Quiz zu angeregten Zuständen gebundener Systeme

Zwischenfragen (ungeordnete Auswahl)

(Streu) Frage mit Antwort in Extra-Seite
(Welle) Frage mit Taschenrechner
(WW) Antwort mit ChangeImage
(ET) Zwei Zwischenfragen, Checked-Button
(ET) Eingabe eines Wortes
(Feynman) Eigene Überlegung mit Abruf langer Antworten
Erzeugung von Resonanzen
Franck-Hertz-Experiment
Längen schätzen
Längenvergleich Mikro- zu Makrokosmos
Antiteilchen des Müons?
Bosonen und Pauli-Verbot
Zusammengesetzte Teilchen
Quark-Kombinationen - die Hadronen

JAVA-Applets

Braunsche Röhre
Compton-Effekt
Streuung (zweidimensional)
Welle: Elongation und Phasenzeiger

Tour über Phasenzeiger (alle Applets)

Zusammenhang zwischen Phasenzeiger und Wellenfront
Vektorielle Summe von Phasenzeigern I - Interferenz
Vektorielle Summe zweier Phasenzeiger - zeitlich konstante Amplitude
Interferenz zweier Wellen (Interferenzmuster)

Online-Berechnung (JAVAScript)

Frage mit Taschenrechner-Hilfe
Zeitdilatation (Das lange Leben der Müonen)
De-Broglie-Wellenlänge hochenergetischer Elektronen
relativist. Masse und Geschwindigkeit

Videos (AVI)

HERMES (Rohre, Target)
ZEUS (Schwenk von oben)
HERA-Tunnel
LINAC III
Strahlteilung PETRA/HERA
Quadrupolmagnet
Fokussierungsmagnete

Video-Animationen (AVI)

Linearbesch. (Platten)
Zyklotron
Nebelkammer
Driftröhre
Szintillationszähler
Ionisationskammer
Drahtkammer
Halbleiterdetektoren
Cerenkov-Zähler
Kalorimeter
Schichtaufbau von Großdetektoren

GIF-Animationen (einfach)

Neutrino-Nachweis
1 eV-Definition
Fußballfeld im Regen
2 sich drehende Neutrinos
Meson-Farbwechsel
Der Quantensprung

GIF-Animationen (mit Ton)

Streuung (blaue Kugeln)
Stoßparameter b+db
Detektorbild: Kollision

Wichtige Infoseiten

Quantenzahlen - Eine Übersicht
Taschenrechner
Zehnerpotenzschreibweise
Einheiten für Masse, Impuls und Energie in derTeilchenphysik
Baryonenübersicht (Tabelle)
Mesonenübersicht (Tabelle)

Start- und Titelseite des Lernprogramms
Lexikon
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Stichwortverzeichnis
Bedienungshinweise
Literaturhinweise
Informationsseite zum Lernprogramm
'Impressum'
Quiz, Videos, Animationen etc. (Übersicht)