Programm:
24. April 2012
PD Dr. Bernard Metsch, "Symmetrien und Erhaltungsgrößen"
Symmetrien, d. h. Transformationen die das Verhalten eines physikalischen Systems nicht ändern, wie z. B. Drehungen oder Verschiebungen, spielen in der Physik eine große Rolle. Sie führen zu Erhaltungsgrößen, d. h. Funktionen der Lagen und Geschwindigkeiten der Teilchen, deren Wert sich auf jeder physikalisch durchlaufenen Bahn mit der Zeit aber nicht ändert. So ist z. B. die Summe der kinetischen und potentiellen Energie für die Bewegung einer Masse in einem Schwerefeld zeitlich konstant. In diesem Vortrag soll der Zusammenhang zwischen Symmetrien und Erhaltungsgrößen an Hand einfacher Beispiele aus der Theoretischen Mechanik erläutert und auf deren Bedeutung in der Beschreibung physikalischer Vorgänge hingewiesen werden
2. Mai 2012
Prof. Dr. Peter Schneider, "Linsen im Weltall - wie man Dunkle Materie sichtbar macht"
Nur weniger als 5 Prozent unseres Universums besteht aus normaler Materie, die durch Emission und Absorption von Strahlung sichtbar ist; der bei weitem größte Teil des Universums besteht aus Dunkler Materie und Dunkler Energie, die sich nur durch ihre Schwerkraft bemerkbar machen. Die Dominanz der Dunklen Materie auf Skalen von Galaxien bis hin zu wahrlich kosmischen Skalen ist durch eine große Vielzahl von Beobachtungen bestätigt worden. Eine der Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie besteht darin, dass auch Licht im Schwerefeld eines Körpers abgelenkt wird; diese Vorhersage wurde im Jahr 1919 durch Beobachtungen bestätigt. Diese gravitative Lichtablenkung führt zu einer Vielzahl von beobachtbaren Phänomenen. Dazu gehören u. a. Mehrfachabbildungen oder ringähnliche Verzerrungen der Bilder von Hintergrundquellen. Durch die Analyse dieser Beobachtungen hat man ein Werkzeug zur Verfügung, welches einem erlaubt, die Verteilung der Dunklen Materie in Galaxien, Galaxienhaufen und auf größeren Skalen direkt zu untersuchen. In diesem Vortrag werden die wesentlichen Ideen und Aspekte dieser Methode dargestellt, sowie eine Vielzahl von direkten Anwendungen.
7. November 2012
Prof. Dr. Klaus Desch, "Ein neues Teilchen am LHC: Ist es das Higgs-Teilchen?“
Beim Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Labor für Teilchenphysik CERN wurde bei der Jagd nach dem Higgs-Teilchen, das aus theoretischer Sicht für die Eigenschaft "Masse" aller Teilchen verantwortlich sein sollte, ein neues Teilchen beobachtet. Noch ist es zu früh um definitiv vom Higgs sprechen zu können. Im Vortrag wird ein Einblick gegeben werden, wie diese Jagd konkret abläuft. Dabei werden die verschiedenen Aspekte der experimentellen Teilchenphysik vom Nachweis von Teilchenkollisionen bis hin zu statistischen Auswertungsmethoden beleuchtet. Es wird auch erläutert, was noch alles zu tun ist und wie die nächsten Schritte aussehen.
14. November 2012
Dr. Barbara Valeriani-Kaminski, "Vom Higgs-Boson zur Kosmischen Strahlung: Experimente für Schüler des Netzwerks Teilchenwelt"
Das bundesweite „Netzwerk Teilchenwelt“ gibt Jugendlichen im Alter von 15 bis 19 Jahren und ihren Lehrkräften die Möglichkeit, Elementarteilchenphysik und Astroteilchenphysik zum Anfassen zu erleben. Um die Angebote des Netzwerks kennenzulernen, können Sie selber Messungen mit Daten eines Experimentes am Teilchenbeschleuniger LHC durchführen. Die Daten sind erst vor wenigen Monaten vom ATLAS-Detektor aufgezeichnet und von den Wissenschaftlern des Experimentes zur Verfügung gestellt worden. In den Messungen werden Sie wie echte Teilchenforscher das Z-Boson vermessen, die Struktur des Protons ergründen oder sogar das Higgs-Teilchen suchen, nach dem die Forschungswelt noch fahndet. Möglichkeiten, sich im Netzwerk und in der Teilchenphysik zu engagieren, werden anschließend vorgestellt. Zusätzlich wird das neue Cosmic-Projekt des Netzwerks vorgestellt: Mit einfachen Experimenten aus der Astrophysik können Jugendliche erforschen, wie man kosmische Teilchen messen kann und was sie uns über das Universum verraten.
Der Vortrag von Prof. Dr. Klaus Desch am 07.11. ist keine Voraussetzung zur Teilnahme aber sehr empfehlenswert. Die Teilnehmerzahl ist auf 40 begrenzt.
28. November 2012
Prof. Dr. Werner Mader, "Elektronenoptik und Elektronenmikroskopie: Grundlagen und Anwendungen in der Material- und Festkörperforschung"
In diesem Vortrag werden neben den Grundzügen der Elektronenoptik moderne Konzepte zur Korrektur von Linsenfehlern besprochen, mit denen die Auflösungsgrenze von Transmissionselektronenmikroskopen unter einem Angström (10-10 m) erreicht wird. Die hochauflösende Elektronenmikroskopie beruht auf der Wellennatur der Elektronen nach De Broglie. Die Primärwelle der eingestrahlten Elektronen wird durch Wechselwirkung mit den elektro¬sta¬tischen Potentialen der Atome in Kristallen gebeugt, und die Inter¬ferenz der Elektronenwellen ergibt nach elektronenoptischer Vergrößerung Intensitäts¬modulationen, die einer Abbildung der Kristallstruktur entsprechen.
Quantitative Aussagen zu den Positionen und Ordnungszahlen von Atomen werden mit Simulationen der Streuprozesse im Material und der Abbildungs¬prozesse im Elektronenmikroskop erhalten, deren Ergebnisse mit den experimentell erhaltenen Daten verglichen werden. Dadurch erhält man unmittelbare Informationen über den atomaren Aufbau des Kristalls. Anhand von Beispielen aus der aktuellen Forschung werden die Möglichkeiten der modernen Elektronenmikroskopie illustriert.