Introduction à la physique des particules et à la physique nucléaire (cours et exercices) / Einführung in die Teilchen- und Kernphysik (Vorlesung und Übungen) / Introduction to particle and nuclear physics (lecture and exercises)

  • Unterricht

    Details

    Fakultät Math.-Nat. und Med. Fakultät
    Bereich Physik
    Code UE-SPH.02203
    Sprachen Französisch , Deutsch, Englisch
    Art der Unterrichtseinheit Vorlesung
    Übung
    Kursus Bachelor
    Semester SP-2023

    Titel

    Französisch Introduction à la physique des particules et à la physique nucléaire (cours et exercices)
    Deutsch Einführung in die Teilchen- und Kernphysik (Vorlesung und Übungen)
    Englisch Introduction to particle and nuclear physics (lecture and exercises)

    Zeitplan und Räume

    Vorlesungszeiten Dienstag 08:15 - 10:00, Ungerade Wochen (Frühlingssemester)
    Mittwoch 13:15 - 15:00, Wöchentlich (Frühlingssemester)
    Strukturpläne 2h par semaine durant 14 semaines + 2h durant 7 semaines (impaires)
    Kontaktstunden 42

    Unterricht

    Verantwortliche
    • Beck Hans Peter
    Dozenten-innen
    • Beck Hans Peter
    Assistenten
    • Muster Augustin
    • Schadt Jules
    Beschreibung

    Particle physics deals with the fundamental building blocks of matter and their interactions. 
    The exploration of subatomic physics started in 1896 with Becquerel's discovery of radioactivity; and J.J.Thomson's discovery of the electron as a component of the atom; which was followed by Rutherford’s discovery of the atomic nuclei in 1911. 
    With the further development of experimental tools, theoretical understanding and an impressive world-wide ongoing experimental program, often involving powerful particle accelerator, quarks and leptons have been discovered and identified as the fundamental building blocks of all matter in the Universe.

    Lernziele

    This course gives an introduction in the objectives, tools and methods of particle and nuclear physics in six chapters:

    1 – Basic concepts
    Resolving the structure of matter
    Natural units
    Special Relativity
    Particle decay and interactions
    Fixed target vs. colliding beam experiments

    2 – Accelerating Particles
    Electrostatic high–voltage generators
    Linear accelerator
    Cyclotron
    Betatron
    Synchrotron
    Beamlines and focusing

    3 – Interaction of Radiation with Matter
    Particles traversing matter
    Bethe–Bloch: Mean energy loss per path length
    Mean range and Bragg peak
    Electrons and photons traversing matter
    Electromagnetic shower
    Nuclear interactions

    4 – Detecting Particles
    Bubble chamber
    Scintillation
    Wire chambers
    Čerenkov detector
    Calorimeter

    5 – The Standard Model
    Interaction types
    Bosons and Fermions
    Hadrons — Baryons and Mesons 
    Electromagnetic, Weak, and Strong Interactions

    6 – Building up the Nuclei
    Nuclei are quark matter
    Nuclear binding energies
    Weizsäcker liquid droplet model
    Nuclear decays
    Fusion and fission
    How the sun produces its energy
    Radioactivity in the environment 

    Soft Skills Nein
    ausserhalb des Bereichs Nein
    BeNeFri Ja
    Mobilität Ja
    UniPop Nein

    Dokument

    Bibliographie

    Particles and Nuclei – An Introduction to the Physical Concepts, 2015
    Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche, Werner Rodejohann
    ISBN 978-3-662-46320-8 (hardcover, English edition, 2015) 

    ISBN 978-3-662-49583-4 (softcover, English edition, 2015)
    ISBN 978-3-642-37821-8 (softcover, German edition, 2013)
    http://www.springer.com/us/book/9783662463208

    Introduction to Elementary Particle Physics, 2nd edition, 2014
    Alessandro Bettini
    ISBN 978-1-107-05040-2
    http://www.cambridge.org/us/academic/subjects/physics/particle-physics-and-nuclear-physics/introduction-elementary-particle-physics-2nd-edition

    Subatomic Physics, 3rd Edition, 2007
    Ernest M Henley, Alejandro Garcia
    ISBN 978-9-812-70056-8 (hardcover) 

    ISBN 978-9-812-70057-5 (softcover) 

    http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/6263

    Particle Data Group – PDG
    http://pdg.lbl.gov

  • Einzeltermine und Räume
    Datum Zeit Art der Unterrichtseinheit Ort
    22.02.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    28.02.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    01.03.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    08.03.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    14.03.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    15.03.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    22.03.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    28.03.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    29.03.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    05.04.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    19.04.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    25.04.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    26.04.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    03.05.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    09.05.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    10.05.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    17.05.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    23.05.2023 08:15 - 10:00 Übung PER 08, Raum 0.51
    24.05.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
    31.05.2023 13:15 - 15:00 Kurs PER 08, Raum 0.51
  • Leistungskontrolle

    Fortlaufende Evaluation und mündliche Prüfung - SP-2023, Sommersession 2023

    Bewertungsmodus Nach Note
    Beschreibung Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen

    Fortlaufende Evaluation und mündliche Prüfung - SP-2023, Herbstsession 2023

    Bewertungsmodus Nach Note
    Beschreibung Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen

    Fortlaufende Evaluation und mündliche Prüfung - SA-2023, Wintersession 2024

    Bewertungsmodus Nach Note
    Beschreibung Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen
  • Zuordnung
    Zählt für die folgenden Studienpläne:
    Ergänzende Lehrveranstaltungen in Naturwissenschaften
    Version: ens_compl_sciences
    Paquet indépendant des branches > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Physik 150
    Version: 2023_1/V_01
    BSc in Physik, Hauptfach, 2. Jahr > Physik, Hauptfach 2. Jahr, obligatorische UE (ab HS2020)

    Physik 30 (PHYS1-30 und PHYS2-30)
    Version: 2023_1/V_01
    Zusatzfach in Physik 30 > Voraussetzungen: Ohne oder mit propädeutischer Physik > PHYS2 (Voraussetzungen: mit propädeutischer Physik) > Physik, Zusatzfach PHYS2-30, obligatorische UE (ab HS2023)

    Physik 60 (PHYS3-60 und PHYS4-60)
    Version: 2023_1/V_01
    Zusatzfach in Physik 60 > Voraussetzungen: Ohne oder mit propädeutischer Physik > PHYS3 (ohne propädeutische Physik) > Physik, Zusatzfach PHYS3-60, obligatorische UE (ab HS2020)
    Zusatzfach in Physik 60 > Voraussetzungen: Ohne oder mit propädeutischer Physik > PHYS4 (mit propädeutischer Physik) > Physik Zusatzfach PHYS4-60, obligatorische UE (ab 2023)

    Physik [3e cycle]
    Version: 2015_1/V_01
    Weiterbildung > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Physik [POST-DOC]
    Version: 2015_1/V_01
    Weiterbildung > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Vorstufe zum MSc in Bioinformatik und computationale Biologie [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Vorstufe zum MSc in Bioinformtics and Computational Biology > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Vorstufe zum MSc in Physics [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Vorstufe zum MSc in Physik > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Zusatz LDM in Physik
    Version: 2023_1/V_01
    Zusatzfach LDM für Physik 60 oder +30 > Programm 60 oder +30 > Zusatz zum Programm Physik 60 > Physik, Zusatzfach PHYS3-60, obligatorische UE (ab HS2020)

    Zusatz zum MSc in Bioinformatics and Computational Biology [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Zusatz zum MSc in Bioinformatics and Computational Biology > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)

    Zusatz zum MSc in Physik [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Zusatz zum MSc in Physik > Fortgeschrittene UE in Physik (Niveau Bachelor)