H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilch en - Lange Nacht 1 14.Juni 2008 Die Welt der kleinsten Teilchen Woraus ist die Welt, woraus sind wir selbst gemacht Was ist da drin? Demokrit (460-371 v.Ch.) u.a.: Materie besteht aus unteilbaren, kleinen Bausteine = atomos () = unteilbar Gedanken der griechischen Philosophen: Aber auch: Aristoteles u.a.: Der Raum ist kontinuierlich mit Materie ausgefüllt Elementares mit Symmetrien (Platon u.a.)
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H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht1 14.Juni 2008 Die Welt der kleinsten Teilchen Woraus ist die Welt, woraus sind wir selbst gemacht?
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H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 114.Juni 2008
Die Welt der kleinsten Teilchen
Die Welt der kleinsten Teilchen
Woraus ist die Welt, woraus sind wir selbst gemacht?
Was ist da drin?
Demokrit (460-371 v.Ch.) u.a.:
Materie besteht aus unteilbaren,
kleinen Bausteine = atomos () = unteilbar
Gedanken der griechischen Philosophen:
Aber auch:
Aristoteles u.a.:
Der Raum ist kontinuierlich
mit Materie ausgefüllt
Elementares mit Symmetrien (Platon u.a.)
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 214.Juni 2008
Die Materie ist „körnig“, aus Bausteinen aufgebautDie Materie ist „körnig“, aus Bausteinen aufgebaut
Schlussfolgerungen sind indirekt.
Kann man Teilchen sichtbar machen?
Empirische Hinweise auf atomare Struktur der Materie erst im 19.Jahrhundert:
1) Elemente verbinden sich in immer gleichen Gewichtsverhältnissen: 16g Sauerstoff + 2 g Wasserstoff = 18 g Wasser
2 : 16 weil Masse(O) = 16 Masse(H)
2) Druck und Temperatur in Gasen erklärbar durch bewegte Teilchen
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 314.Juni 2008
Wie kann man kleine Teilchen „sehen“ ?Wie kann man kleine Teilchen „sehen“ ?E.Rutherford misst die Struktur der Atome durch Streuversuche
Rutherford Applet
a) Rutherfords Erwartung
b) Rutherfords Ergebnis
a) Rutherfords Erwartung
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 414.Juni 2008
Rutherford‘s Atommodell:Rutherford‘s Atommodell:
10-14 m 10-8 m
Kern : Atom = 1 : 10 000 das Atom ist leer !
Und das Atom ist nicht unteilbar – es besteht aus Elektronen und dem Kern
und voraus bestehen die…?
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 514.Juni 2008
Der Aufbau der Materie aus kleinsten Teilchen
Der Aufbau der Materie aus kleinsten Teilchen
10-15 mProton
10-9 mMolekül
10-14 mAtomkern
<10-18 mQuark,
10-10 mAtom
1/10.000 1/10
Elektron, Quark:
<10-18m = 0,000000000000000001m
0,01 mKristall
><
1/10.000.000 1/10 1/1.000
ElektronStecknadelkopf:
10-3m = 0,001m
punktförmig?mal10
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 614.Juni 2008
Die Struktur der Materie:Die Struktur der Materie:
Materie ist aus Bausteinen aufgebaut,
Vielfalt der Natur durch Zusammensetzen von Elementarem
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 714.Juni 2008
Was die Welt zusammenhältWas die Welt zusammenhält
Warum wirkt Materie – z.B. ein Tisch – dann massiv?
Teilchen üben Kräfte untereinander aus!
Was sind die Kräfte,
die die Welt im Innersten zusammenhalten?
Die kleinsten Teilchen sind winzig
oder haben keine Ausdehnung, der Raum ist leer
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 814.Juni 2008
Die fundamentalen Kräfte in der NaturDie fundamentalen Kräfte in der Natur
pp
nn
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p
ppp
p
n
nnp
pnp n
p
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 914.Juni 2008
Teilchen als KraftvermittlerTeilchen als Kraftvermittler
Austauschteilchen sind die Quanten der Kraftfelder
Abstoßend Anziehend
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 1014.Juni 2008
ExperimenteExperimente
Welche Teilchen ?
Welche Kräfte ?
… Antworten durch Analyse hochenergetischer Teilchenkollisionen:
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 1114.Juni 2008
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 1214.Juni 2008
Warum hohe Energien?Warum hohe Energien?
Energie = Kraft Weg
Energie = Masse c2
Energie: - Abtasten von Strukturen- Aufbrechen von Strukturen- Erzeugung von neuer Materie: E=mc2
1 Elektronenvolt = Energie eines Elektrons nach Durchlaufen einer Spannung 1 Volt
E=mc2
H.Kolanoski, Welt der kleinsten Teilchen - Lange Nacht 1314.Juni 2008