Sexl Physik 8, Schulbuch

h69v4x Kompetenzbereiche: Kernphysik / Teilchenphysik / Aktuelle Forschung Die Themen der folgenden Kapitel schlagen eine Brücke zwischen den kleinsten und den größten in der Physik erforschbaren Größenskalen: Atomkerne sind etwa 10 −15 m klein. Wie groß das Universum ist, ist unbekannt: Mit den größten Teles- kopen können wir Licht registrieren, das vor mehr als 13Mrd. Jahren ausgesandt wurde – durch die fortwährende Expansion des Universums sind die Quellen die- ses Lichts heute jedenfalls viel weiter als 13Mrd. Lichtjahre entfernt. Welche Forschungsinstrumente und welche Methoden benötigt man, um so kleine und so große Objekte zu erforschen? Gelten in Mikro- und Makrowelt dieselben physikalischen Gesetze wie in unserer Alltagswelt? Warum erforscht man diese extremen Bereiche? Haben die Ergebnisse auch Relevanz für unseren Alltag? Gibt es eine Verbindung zwischen Mikro- und Makrowelt? Die Erforschung der Mikrowelt begann mit der Entdeckung der Radioaktivität durch H enri B ecquerel in Paris im Jahr 1896. Damit war ein erster Einblick in den Atomkern gewonnen. In der Folge wurden die Bausteine des Atomkerns entdeckt und die Kernphysik entwickelt. Die Entdeckung der kosmischen Strahlung durch V ictor F. H ess im Jahr 1912 führte zur Frage nach dem Ursprung und der Beschaf- fenheit dieser ionisierenden Strahlung aus dem Weltraum. Diese Entdeckungen führten zur Entwicklung der Teilchenphysik . Die damit eröffnete Zusammenarbeit zwischen Kernphysik und Astronomie führte zur Entwicklung der Astrophysik , der wir unser Wissen über Aufbau und Funktionsweise von Sternen verdanken. Kernphysik und Teilchenphysik entwickelten sich als einzelne Teilgebiete der Phy- sik weiter. Die Kernphysik ist heute vor allem über zwei ihrer Anwendungen, Kernreaktoren und Kernwaffen, bekannt. Beide Gebiete werden zumindest in Mit- teleuropa eher negativ gesehen. An diesem Bild können die positiven Aspekte der Anwendungen, vor allem in der Medizin, nur wenig ändern. Die Teilchenphysik überprüft auf der Suche nach den elementaren Bausteinen und den Grundgesetzen der Natur ein relativ einfaches Modell der Materie. Dazu werden mit riesigen Ma- schinen Bedingungen hergestellt, wie sie kurz nach dem Urknall geherrscht ha- ben. Neben dem reinen Erkenntnisgewinn gibt es nützliche Anwendungen („Spin- offs“). Am Forschungszentrum CERN entstand das World Wide Web aus der Notwendigkeit, zwischen Forschungsgruppen weltweit Daten auszutauschen. Ein anderer „Spin-off“ ist MedAustron, ein Zentrum zur Tumortherapie mit Ionen- strahlen in Wiener Neustadt. Die moderne Kosmologie , die Wissenschaft vom Ursprung und der Entwicklung des Universums, begann vor rund 100 Jahren mit zwei wesentlichen Entdeckun- gen: Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (1915) bildet heute noch die Basis der Vorstellungen über Raum und Zeit. Aus ihr folgerte der belgische Physiker und Theologe G eorges L emaître die Expansion des Universums (1927), die unabhängig davon E dwin H ubble durch Analyse der Lichtspektren von Galaxien entdeckte (1929). Die internationale Zusammenarbeit in der Teilchen- und der Astrophysik und die Entwicklung entsprechender Großforschungsanlagen brachten wesentliche Er- kenntnisse für die Kosmologie. Mit jeder Entdeckung stellen sich neue Fragen. Mikro- und Makrokosmos Besonders im Bereich der Kernphysik und der Astronomie haben Frauen wichtige Beiträge geleistet: M arietta B lau (1894–1970, links) entdeckte 1937 die Zertrümmerung von schweren Kernen durch die kosmische Strahlung. Als Jüdin musste sie aus Österreich flüchten. Die Kernphysikerin M aria G oeppert -M ayer (1906–1972, Mitte) erhielt als bisher zweite Frau den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung der Schalenstruktur der Atomkerne. M aria M itchell (1818–1889, rechts) wurde 1865 als ers- te Frau in den USA zur Professorin für Astronomie ernannt. 37 | Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv