Versuche zur Kern- und Teilchenphysik im F-Praktikum - Prof. A. Straessner, IKTP TU Dresden, Oktober 2020 - TU ...
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Bereich Mat/Nat Fakultät Physik Institut für Kern- und Teilchenphysik Versuche zur Kern- und Teilchenphysik im F-Praktikum Prof. A. Straessner, IKTP TU Dresden, Oktober 2020
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ • Untersuchung bekannter Teilchen und Wechselwirkungen: → äußerst seltene Prozesse • Suche nach neuen Teilchen und Wechselwirkungen • Technische Anwendungen • Experimentelle Methoden: • Detektoren an Teilchenbeschleunigern: Large Hadron Collider • Teilchenphysik und Kosmologie mit kernphysikalischen Methoden ohne Beschleuniger • Entwicklung neuer theoretischer Konzepte und Modelle • Anwendungen der Teilchenphysik in der Medizin: • Strahlungsphysik, Physik mit Teilchenstrahlen
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ ATLAS-Detektor Experimentelle Teilchenphysik Gruppenleiter: Prof. M. Kobel, Prof. A. Straessner, Dr. F. Siegert Large Hadron Collider H/A→τ+τ- LAr-Kalorimeter • Auswertung von Daten des ATLAS-Detektors am LHC: • Präzisionsmessung von Standardmodellprozessen • Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells • 15 mal mehr Daten als bei der Entdeckung des Higgsbosons und doppelte Schwerpunktsenergie • Entwicklung von Ausleseelektronik für Teilchendetektoren • Datenanalyse und Detektorentwicklung mit fortgeschrittenen statistischen Methoden, Machine Learning, ... • Entwicklung von Teilchendetektoren und Anwendungen Detektoren für Teilchen- und in der Medizinphysik Medizinphysik
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ Neutrinophysik und Experimentelle Kernphysik Gruppenleiter: Prof. K. Zuber • speziell: der neutrinolose doppelte Betazerfall: (A,Z) (A,Z+2) + 2 e- • Teilchenphysik mit kernphysikalischen Methoden Ge CdZnTe • Messung von Halbwertszeiten im Bereich von 1026 Jahren! • Der seltenste von Menschen gefundene Zerfall SNO+ GERDA COBRA Flüssig-Szintillator Italienisches Gran Sasso SNOLAB: 2000 m unter Tage Untergrundlabor in kanadischer Mine
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ Theoretische Elementarteilchenphysik Gruppenleiter: Prof. D. Stöckinger Grundlegende Fragen: • Gibt es eine Vereinigung aller Kräfte? • Woraus besteht dunkle Materie im Universum? • Grundlagen der Quantenfeldtheorie Phänomenologie der Elementarteilchen: • Supersymmetrie • Theoretische Interpretation von experimentellen Daten (LHC, g-2 des Myons, ...) Beispiel: • Leichtestes SUSY Teilchen ist stabil = Dunkle Materie (ca 3000 Teilchen/m3) ? • Direkte Entdeckung möglich bei LHC
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ Dosisleistungssonde für invivo-Messungen STRAHLUNGSPHYSIK Gruppenleiter: Dr. Thomas Kormoll Forschungsschwerpunkte der Strahlungsphysik: • Festkörperdosimetrie mit Optisch Stimulierter Lumineszenz (OSL) Entwicklung von Detektoren für Dosimetrie in konstanten und gepulsten Strahlungsfeldern, auch für medizinische Anwendungen • Entwicklung von Sensoren für Medizin, Strahlenbiologie und Radiometrie • Nachweiseigenschaften von Festkörperspurdetektoren • Entwicklung und Anwendung von Monte-Carlo- Methoden zur Berechnungen von Strahlungsfeldern, in der numerischen Dosimetrie und Mikrodosimetrie
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ Aktivitäten des Instituts und der Gruppen am HZDR in Rossendorf • Laser-Beschleunigung von Teilchenstrahlen (Prof. T. Cowan, Prof. U. Schramm) • Nukleare Astrophysik (Dr. D. Bemmerer) • Medizinische Anwendung von Teilchenstrahlen und Dosimetrie Big bang - Entstehung der Elemente - Supernovae Laser-Teilchenbeschleunigung Anwendungen in Medizin und Grundlagenforschung Nukleare Astrophysik: Messung kernphysikalischer Reaktionen im Labor
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ iktp.tu-dresden.de https://tu-dresden.de/mn/physik/iktp Vorstellung der Forschungsgruppen
Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ iktp.tu-dresden.de https://tu-dresden.de/mn/physik/iktp Telefon- und Büronummern der Betreuer
Fakultät Mat/Nat Fachrichtung Physik Institut für Kern- und Teilchenphysik Versuche im F-Praktikum • Compton-Streuung (CS) • Lebensdauer von Myonen (LM) • Betazerfall (BE) • [Gammaspektrometrie (GA)] • Positronen-Emissions-Tomografie (PET) • Wechselwirkung thermischer Neutronen (TR) • Reaktor (RE) • Gaslaser (GL)
Compton-Streuung (CS) (Juliane Volkmer) Teilchenphysik – Detektorphysik – Medizinphysik Wesentliche Inhalte: • Messung des differentiellen Wirkungsquerschnittes für die Streuung von Photonen an quasifreien Elektronen • Überprüfung der Theorie der Compton-Streuung • Streuung Fermion + Boson → Fermion + Boson • Standardprozess der Teilchenphysik • Photonennachweis mit einem HPGe-Detektor • Energiekalibrierung eines Photonendetektors • Statistische Datenauswertung
Lebensdauer von Myonen (LM) (Nick Fritzsche) Teilchenphysik – Detektorphysik – Festkörperphysik Wesentliche Inhalte: • Entstehung und Nachweis kosmischer Strahlung • Szintillationsdetektoren zum Nachweis ionisierender Strahlung • Zeitaufgelöste Koinzidenzmesstechnik • Teilchenzerfall, radioaktives Zerfallsgesetz, spezielle Relativitätstheorie
Betazerfall (BE) (Christian Wiel) Kernphysik – Detektorphysik – Medizinphysik – Teilchenphysik Wesentliche Inhalte: • Kernumwandlung durch β-Zerfall • Energiespektrum der Elektronen, Grenzenergie • Innere Konversion und Comptonelektronen • Wechselwirkung von β-Strahlung mit Materie • Energieverlust und Absorption Messung mit Si-Halbleiter-Detektor
Positronen-Emissions-Tomografie (PET) (Elena Metzner) Detektorphysik – Medizinphysik – Teilchenphysik Wesentliche Inhalte: • Kalibrierungsmessungen am Detektorsystem • Aktivitätsbestimmung • Photon-Koinzidenzmessungen von e+e- →γγ • tomografische Rekonstruktion • tomografische Messungen an Phantomen • Theorie der DV und Tomografie, Bildrekonstruktion
Wechselwirkung thermischer Neutronen (TR) (Jan-Eric Nitschke) Kernphysik – Detektorphysik – Medizinphysik – Festkörperphysik Wesentliche Inhalte: • Bestimmung totaler Wirkungsquerschnitte für die Wechselwirkung thermischer Neutronen mit den Atomkernen: H, C, Al, Fe • Erzeugung und Nachweis thermischer Neutronen • Messung von Transmissionskoeffizienten Cd zur Abschirmung thermischer • Wechselwirkungsquerschnitte Neutronen
Reaktor (RE) (Carsten Lange, Pauer-Bau) Kernphysik – Detektorphysik – Medizinphysik – Festkörperphysik Wesentliche Inhalte: • Kennenlernen einer kerntechnischen Anlage • Erfassung des typischen Steuerverhaltens eines Kernreaktors am Beispiel des Nullleistungsreaktors • Messung von charakteristischen Größen an einem Reaktor (“Forschungsreaktor”) • Ermittlung der Reaktivitätskennwerte der Steuerstäbe des Reaktors durch Kalibrierung
Gaslaser (GL) (Tim Ziegler, HZDR) Medizinphysik – Lasertechnik – Beschleunigerphysik Wesentliche Inhalte: • Grundeigenschaften eines Lasers • Eigenschaften von Hohlraum- Resonatoren • Präzisionsinterferometrie HeNe-Laser im Praktikum
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