Aufgabe 1: Kurzfragen

Beantworten Sie die nachfolgenden Fragen mit einer kurzen Antwort. Gegebenenfalls darf es auch eine Skizze, eine Formel oder ein Zahlenwert sein. Denken Sie auch an korrekte Beschriftungen und Einheiten. Aber umfangreiche Rechnungen sind hier nicht gefordert, genauso wenig wie lange Antwortsätze.

a)

Wie groß ist in etwa die Ruhemasse des Higgs-Bosons?

b)

Wie groß ist in etwa die beobachtete Lebensdauer eines freien Myons, das sich mit einer Energie von 106 GeV im Laborsystem bewegt?

c)

Gegeben ist das folgende $J^P = 1/2^+$ Baryon-Oktett. Ergänzen Sie die fehlenden Quarkinhalte sowie die Achsenbeschriftungen.

d)

Schätzen Sie das Zerfallsbreitenverhältnis des $b$-Quarks ab. Vernachlässigen Sie den Einfluss von Massenunterschieden zwischen den Zerfallsprodukten.

(i)

\[\frac{\Gamma(b \to c \mu^-\bar\nu_\mu)}\]

(ii)

\[\frac{\Gamma(b \to cs\bar u)}\]

e)

Was versteht man unter einem Parton? Geben Sie ein Beispiel.

f)

Welche Quantenzahlen werden von der schwachen Wechselwirkung [nicht]{.underline} erhalten? Zwei Beispiele genügen.

g)

Beziffern Sie ungefähr die Masse des Antiteilchens zum Positron.

h)

Was versteht man unter Neutrino-Oszillationen?

i)

Quantifizieren Sie die natürliche Strahlenbelastung in unserer Umwelt.

j)

Wie kann man sich vor Alpha-Strahlung schützen?

k)

Warum binden zwei Neutronen nicht zu einem Di-Neutron?

l)

Welche Aufgabe hat ein Moderator in der Kernphysik?

m)

Was versteht man unter der Bethe-Weizsäcker-Massenformel?

n)

Skizzieren Sie graphisch den Energieverlust schwerer, geladener Teilchen in Materie. Denken Sie an eine sinnvolle Achsenbeschriftung.

o)

Welchen Radius hat etwa ein -208-Nuklid?

p)

Wie groß ist in etwa die Bindungsenergie der Nukleonen in einem Deuteron?

q)

Welche Faktoren bestimmen das Verhältnis $R$ der Wirkungsquerschnitte $R = \sigma(e^+e^- \to q\bar q) / \sigma(e^+e^- \to \mu\bar \mu)$?

r)

Was versteht man unter einer CPT-Transformation? Und wie verhalten sich physikalische Systeme unter dieser Transformation?

s)

Skizzieren Sie schematisch den Aufbau eines großen Detektors an einem Collider und benennen Sie die wichtigsten Komponenten.

t)

Nennen Sie teilchenphysikalische Aspekte, den das Standardmodell der Teilchenphysik nicht beschreibt. Zwei Aspekte mögen genügen.