Aufgabe 1: Kurzfragen

(1)

Wie groß ist die typische Bindungsenergie pro Nukleon in mittelschweren Kernen?

(2)

Welchen Radius hat ungefähr

1. ein Proton?

2. ein Elektron?

3. ein Urankern?

(3)

Was ist der Unterschied zwischen $\beta^+$ und EC-Zerfällen?

(4)

Was ist die “Spaltbarriere”?

(5)

Was hat Kernspaltung mit dem Tunneleffekt zu tun?

(6)

Was versteht man unter “verzögerten Neutronen” und wofür sind sie wichtig?

(7)

Was bedeuten $\ce{^235U}(n,f)$ und $\ce{^238U}(n,n’)$?

(8)

Was beinhaltet die 4-Faktor-Formel?

(9)

Welches sind die Moderatoren eines Schwerwasserreaktors und eines RBMK?

(10)

Was unterscheidet den “Schnellen Brüter” von einem “Thorium-Brüter”?

(11)

Was unterscheidet die “Äquivalentdosis” von der “Energiedosis”?

(12)

Wie rechnet man “rad” in “Gy” um?

(13)

Ab welcher Ganzkörper-Strahlendosis muss mit etwa 50 % Todesfolge gerechnet werden?

(14)

Welche ungefähre kinetische Energie haben thermische Neutronen?

(15)

Wie kann man verstehen, dass das magnetische Moment des neutralen Neutrons von Null verschieden ist?

(16)

Was ist der dominante Energieverlust für schwere geladene Teilchen in Materie?

(17)

Welcher Wechselwirkungsprozess ist für hochenergetische Photonen in Materie dominant?

(18)

Mit welchem Detektor kann man die Geschwindigkeit eines Teilchens bestimmen?

(19)

Was ist ein “mip”?

(20)

Skizzieren Sie den schematischen Aufbau eines modernen Detektors an einem Kollider und benennen Sie die wichtigsten Komponenten.

(21)

Reihen Sie die Ihnen bekannten Quark-Flavours in sinnvolle Gruppen ein.

(22)

An welche Händigkeit der Teilchen koppelt die schwache Wechselwirkung?

(23)

Was lässt die schwache Wechselwirkung so schwach erscheinen?

(24)

Skizzieren Sie das Multiplett der Spin-½-Baryonen der $\operatorname{SU}(3)_\text{flavour}$. Denken Sie auch an eine sinnvolle Achsenbeschriftung.

(25)

Nennen Sie jeweils mindestens einen Grund, warum die folgenden Reaktionen nicht möglich sein sollten:

1. $p + p \to p + p + n + \bar\Lambda$

2. $e^+ + \mu^- \to e^- + \mu^+$

3. $p \to n + e^+ + \nu_e$

4. $K^+ \to \pi^+ + \gamma$

(26)

Welche See-Quarks finden sich im Neutron?

(27)

In welchen Isospinzuständen kann man Pionen antreffen?

(28)

Skizzieren Sie ein Feynman-Diagramm für den Betazerfall des Neutrons auf Quarkniveau.

(29)

Was ist der Unterschied zwischen einem reellen und einem virtuellen Teilchen?

(30)

Welche Ruhemasse hat ein Photon?

(31)

Was kann man aus der Breite des $Z^0$ ablesen?

(32)

Welchen Vorteil kann ein Experiment an einem Kollider gegenüber einem Fixed-Target-Experiment nutzen?

(33)

Welches sind die Ziele des Physikprogramms am Large Hadron Collider? (2 Ziele genügen.)

(34)

Was ist die ungefähre Lebensdauer freier Protonen?

(35)

Welche ungefähre Masse hat ein $W$-Boson?

(36)

Warum ist der Zerfall $\pi^+ \to \mu^+ + \nu_\mu$ deutlich häufiger als der konkurrierende Zerfall $\pi^+ \to e^+ + \nu_e$?

(37)

Was versteht man unter einer CP-Transformation? Geben Sie ein Beispiel.

(38)

Mit welchem historischen Experiment konnte die Helizität der Neutrinos bestimmt werden?

(39)

Was ist die Fouriertransformierte einer Exponential-Verteilung? In welchem Zusammenhang der Kern- und Teilchenphysik ist das von Bedeutung?

(40)

Wie lauten die Antiteilchen zum $K^0$ und zum $\pi^0$?

(41)

Wie lautet das Antiteilchen zum Neutron?

(42)

Sie entdecken nach ausgiebigem Experimentieren und Analyse Ihrer Ergebnisse ein Indiz für die Verletzung der CPT-Invarianz. Welche Kapitel für eine Neuauflage eines herauszubringenden Lehrbuchs über Teilchenphysik müssten bei Bestätigung Ihrer Resultate neu geschrieben werden? Geben Sie dazu einige Stichworte.