Versuche zur Kern- und Teilchenphysik im F-Praktikum
Werbung
Fakultät Mat/Nat Fachrichtung Physik Institut für Kern- und Teilchenphysik Versuche zur Kern- und Teilchenphysik im F-Praktikum Prof. A. Straessner, IKTP TU Dresden, 14.Oktober 2016 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 ATLAS Kollaboration Experimentelle Teilchenphysik 175 Institute aus 38 Ländern 3000 Wissenschaftler Gruppenleiter: Prof. M. Kobel Prof. A. Straessner Dr. F. Siegert Large Hadron Collider H→τ+τ- • Auswertung von Daten des ATLAS-Detektors am LHC mit fortgeschrittenen statistischen Methoden: • Messung der Vektorboson-Streuung • Suche nach supersymmetrischen Higgs-Bosonen • Untersuchung der Starken Wechselwirkung ATLAS LAr-Kalorimeter • Entwicklung von Ausleseelektronik für Teilchendetektoren • Charakterisierung von Teilchendetektoren und Anwendungen in der 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 eTeilchenphysik mit kernphysikalischen Methoden Ge CdZnTe Messung von Halbwertszeiten im Bereich von 1026 Jahren! Der seltenste von Menschen gefundene Zerfall Flüssig-Szintillator GERDA COBRA Italienisches Gran Sasso Untergrundlabor SNO+ SNOLAB: 2000 m unter Tage 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“ entwickeltes Personendosimetriesystem iBeoX STRAHLUNGSPHYSIK Gruppenleiter: PD Dr. Jürgen Henniger Zielgerichtete Ausnutzung von ionisierender Strahlung in Medizin, Naturwissenschaft und Technik – Erschließung neuer Anwendungs-gebiete und Optimierung der Verfahren Berechnung und Messung von Strahlungsfeldern – Dosimetrie Forschung zur Verbesserung des Schutzes von Mensch und Umwelt vor ionisierender Strahlung Mitarbeit bei Forschung und Lehre bei OncoRay Forschungsschwerpunkte der Strahlungsphysik: Entwicklung und Anwendung von Monte-Carlo-Methoden zur Berechnungen von Strahlungsfeldern, in der numerischen Dosimetrie und Mikrodosimetrie Festkörperdosimetrie mit Optisch Stimulierter Lumineszenz (OSL) Entwicklung von Sensoren für Medizin, Strahlenbiologie und Radiometrie Nachweiseigenschaften von Festkörperspurdetektoren Dosisleistungssonde für invivo-Messungen 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 (Prof. B. Kämpfer, Dr. D. Bemmerer) • Medizinische Anwendung von Teilchenstrahlen und Dosimetrie Big bang - Entstehung der Elemente - Supernovae Laser-Teilchenbeschleunigung Anwendungen in Medizin und Grundlagenforschung Big bang produziert Elemente leichter als Li. Supernovae produzieren alle Elemente im Universum schwerer als Eisen, aber wie? Ziel: kernphysikalische Reaktionen im Labor erstmals messen oder präziser messen! 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) Aktivitätsbestimmung (AK) Dosimetrie von Photonenstrahlung (DO) Wechselwirkung thermischer Neutronen (TR) Reaktor (RE) Gaslaser (GL) Compton-Streuung (CS) (David Kirchmeier, ASB 424A, 7:30) Themengebiete: 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 HP Ge-Detektor • Energiekalibrierung eines Photonendetektors • Statistische Datenauswertung Lebensdauer von Myonen (LM) Themengebiete: Teilchenphysik – Detektorphysik – Festkörperphysik Wesentliche Inhalte: • Entstehung und Nachweis kosmischer Strahlung • Szintillationsdetektoren zum Nachweis ionisierender Strahlung • Zeitaufgelöste Koinzidenzmesstechnik • Teilchenzerfall, radioaktives Zerfallsgesetz, spezielle Relativitätstheorie (Max Hils, E19/K15A) Betazerfall (BE) (Franziska Iltzsche, K009, 7:55) Themengebiete: 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 Gammaspektrometrie (GA) (Alexander Domula, ASB 406A, 7:00) Themengebiete: Kernphysik – Detektorphysik – Teilchenphysik– Medizinphysik Wesentliche Inhalte: • Nachweis von γ-Strahlung (Photonen) • Wechselwirkung von γ-Strahlung mit Materie • Photoeffekt und Comptonstreuung • Kristall- und Halbleiterdetektoren • Auflösungsfunktion von Detektoren • Interpretation der Spektren unbekannter Proben Dosimetrie von Photonenstrahlung (DO) (Birgit Schneider, ASB 408, 8:00) Themengebiete: Detektorphysik – Medizinphysik – Strahlenschutz Wesentliche Inhalte: • Wechselwirkung von Strahlung und Materie, Dosisgrößen, Dosismessung • Durchführung von Strahlenschutzkontrollmessungen an den genutzten Bestrahlungseinrichtungen • Vermessung einer 137Cs-Bestrahlungsanlage mit einem Szintillationsdetektor • Berechnung von Kenngrößen der Strahlungsquelle • Messung der Dosisleistung in einer Hochdosisbestrahlungsanlage mit einem chemischen Dosimeter nicht für Bachelor/Physik, die bereits DO im GPIII hatten Aktivitätsbestimmung radioaktiver Proben (AK) (Alexander Domula, ASB 406A, 7:00) Themengebiete: Detektorphysik – Medizinphysik – Strahlenschutz Wesentliche Inhalte: • Grundlagen quantitativer Dosimetrie • Energiekalibrierung eines HP-Ge-Detektors • Ansprechvermögen des Detektors • Quantitative Bestimmung d. Radioaktivität von Umweltproben • Bestimmung spezifischer Aktivitäten in Umweltproben • Erarbeitung von Korrekturen zur Ableitung quantitativer Aussagen nicht für Bachelor/Physik, die bereits AK im GPIII hatten Positronen-Emissions-Tomografie (PET) (Philipp Horn, ASB 424, 8:00) Themengebiete: 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) (Nico Madysa, K009, 7:55) Themengebiete: 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 • Wechselwirkungsquerschnitte Cd zur Abschirmung thermischer Neutronen Reaktor (RE) (Carsten Lange, Pauer-Bau, 7:30) Themengebiete: 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) (Lieselotte Obst, HZDR, 10:15) Themengebiete: Medizinphysik – Lasertechnik – Beschleunigerphysik Wesentliche Inhalte: • Grundeigenschaften eines Lasers • Eigenschaften von HohlraumResonatoren • Präzisionsinterferometrie HeNe-Laser im Praktikum Institut für Kern- und Teilchenphysik „… erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ iktp.tu-dresden.de https://tu-dresden.de/mn/physik/iktp Informationen zum Praktikum des IKTP 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 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
