In diesem zweiten Modul beschäftigen wir uns mit der Kernphysik und ihren Anwendungen. Dies ist ein ziemlich in sich geschlossenes Modul. Wenn Ihr Hauptinteresse der Kernphysik gilt, werden Sie gut bedient sein. Sie werden feststellen, dass dies ein recht umfangreiches Modul ist. Wir empfehlen Ihnen, sich zwei Wochen Zeit zu nehmen, um es zu verdauen. Am Ende dieses Moduls werden wir den Tokamak des Schweizerischen Instituts für Technologie in Lausanne und das Kernkraftwerk Beznau, das älteste noch in Betrieb befindliche, besuchen. Dies wird Ihnen ermöglichen, die Anwendungen der Kernphysik für unsere Energieversorgung besser zu verstehen.

In diesem Modul behandeln wir die grundlegenden Fakten zur Teilchenbeschleunigung und -erkennung. Dies ist ein ziemlich in sich geschlossenes Modul. Wenn Ihr Hauptinteresse der Teilchenbeschleunigung und -detektion gilt, sind Sie hier gut aufgehoben. Sie werden feststellen, dass dieses Modul recht umfangreich ist. Wir empfehlen Ihnen, sich zwei Wochen Zeit zu nehmen, um es zu verdauen. Wir führen in die elektromagnetische Beschleunigung und Fokussierung von Teilchenstrahlen ein und zeigen, wie sie im Beschleunigerkomplex des CERN eingesetzt werden. Wir beschreiben, wie geladene Teilchen und Photonen mit der Materie interagieren und wie diese Wechselwirkungen genutzt werden, um Teilchen nachzuweisen und ihre Eigenschaften zu messen. Und wir zeigen, wie moderne Teilchendetektoren die Synergien zwischen verschiedenen Nachweisverfahren nutzen, um umfassende Informationen über den Endzustand von Teilchenkollisionen zu erhalten.

Wir beginnen nun eine Serie von drei Modulen, die sich mit den drei fundamentalen Kräften befassen, die durch das Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben werden. In diesem vierten Modul gehen wir näher auf die Eigenschaften der elektromagnetischen Wechselwirkungen ein. Wir besprechen den Spin und wie er sich auf Messungen auswirkt. Und wir geben einige Beispiele für grundlegende elektromagnetische Prozesse, um Gemeinsamkeiten aufzuzeigen. Sie werden feststellen, dass die intellektuelle Herausforderung und auch das Niveau der mathematischen Beschreibung im Laufe der Zeit etwas ansteigt. Deshalb erinnern wir Sie zunächst daran, wie man die Intensität einer Reaktion mit Hilfe des Wirkungsquerschnitts und der Zerfallsrate beschreibt und wie man ein Feynman-Diagramm konstruiert.

In diesem Modul besprechen wir die Struktur der Hadronen und die Eigenschaften der starken Wechselwirkungen. Wir beginnen damit, dass wir erklären, wie man die Streuung von Elektronen an Nukleonen nutzt, um etwas über die innere Struktur dieser Baryonen zu erfahren. Schritt für Schritt führen wir Sie von der elastischen Streuung über die Anregung von Resonanzen bis hin zu tiefen inelastischen Prozessen. So lernen Sie das Konzept der Formfaktoren und Strukturfunktionen kennen und erfahren, was sie uns über die Hadronenstruktur sagen. Anschließend erörtern wir die Physik dahinter und lernen etwas über Farbe und die seltsamen Eigenschaften der starken Wechselwirkung, wie asymptotische Freiheit und Confinement.

In diesem 6. Modul behandeln wir die schwache Wechselwirkung und den Higgs-Mechanismus. Sie werden feststellen, dass dieses Modul wieder umfangreicher als der Durchschnitt ist. Das liegt an der reichhaltigen Phänomenologie der elektro-schwachen Wechselwirkungen. Wir empfehlen, dass Sie sich 2 Wochen Zeit nehmen, um den Inhalt zu verdauen. Bevor wir in unser Thema einsteigen, gehen wir in diesem ersten Video näher auf das Thema Antiteilchen ein. Anschließend besprechen wir die diskreten Transformationen von Ladung, Raum und Zeitumkehr. Schwache Wechselwirkungen werden eingeführt, wobei die schwache Ladung (schwacher Isospin genannt) und Beispiele für Zerfälle und Wechselwirkungen erklärt werden. Die Eigenschaften der W- und Z-Bosonen werden ausführlich erläutert. Die extrem kleinen Wirkungsquerschnitte von Neutrinos, die mit Materie wechselwirken, werden diskutiert. Im letzten Teil des Moduls erklären wir, wie der Higgs-Mechanismus Teilchen daran hindert, sich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen, und die Eigenschaften des zugehörigen Higgs-Bosons.

In diesem 7. Modul diskutiert Anna die Suche nach neuen Phänomenen, die über die bekannten, vom Standardmodell beschriebenen und in den vorherigen Modulen behandelten Phänomene hinausgehen. Wir werden Sie daran erinnern, warum wir glauben, dass das Standardmodell unvollständig ist und neue Physik hinzugefügt werden muss. Wir werden erklären, wie die Daten von Hadronenbeschleunigern für die Suche nutzbar gemacht werden. Und wir werden Beispiele diskutieren, aufgeteilt in die beiden Kategorien, je nachdem, wie sich neue Phänomene manifestieren könnten.