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Teilchenerzeugung
Da die meisten in der Teilchenphysik behandelten Teilchen nicht in der Natur vorkommen, müssen sie in Experimenten zunächst erzeugt werden. Hierzu bieten sich, wegen der hohen dabei zur Verfügung stehenden Energie, Kollisionsexperimente an. So können -
Alpha-Zerfall
Beim Alpha-Zerfall verlässt ein Alpha-Teilchen, welches aus zwei Neutronen und zwei Protonen besteht, den Atomkern, der dadurch konsequenterweise Masse und Ladung verliert:. Da man den Grundzustand eines Kerns effektiv wie ein Fermi-Gas -
Gitterschwingungen
Zur Vereinfachung betrachten wir hier Schwingungen im kubischen Kristallgitter in Richtung der Kante, der Flächen- und der Raumdiagonalen. Bei Wellenausbreitung in eine dieser Richtungen bewegen sich nämlich immer ganze Netzebenen in Phase und wir können -
Halbleiter
Halbleiter haben wie Isolatoren ein gefülltes Valenz- und ein leeres Leitungsband, doch ist die Bandlücke eher klein (siehe Abbildung ), so dass Elektronen durch thermische Energie ins Leitungsband angeregt werden können: es ensteht Leitfähigkeit. Abhängig von -
Moleküle
In Molekülen gibt es wie auch in Atomen verschiedene Energieniveaus, zwischen denen Übergänge stattfinden können. Diese sind aber aufgrund zusätzlicher Effekte Schwingung der Kerne oder Rotation des Kerngerüsts deutlich komplizerter. Das H2+ Molekül besteht aus -
Atom-Licht-Wechselwirkung
Atome, besser gesagt einzelne Elektronen der Atomhülle, können mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern wechselwirken, indem sie von denselben angeregt werden (Absorption) oder sich unter ihrem Einfluss abregen, also unter (induzierter) Photonemission einen energetisch niedrigeren freien Zustand -
Das Wasserstoffatom
Das Wasserstoffatom ist das leichteste Element und besteht in seinem am häufigsten auftretenden Isotop lediglich aus einem Proton und einem Elektron. Wasserstoff ist das häufigste Element des Universums, weshalb eine genaue Kenntnis des Spektrums sich -
Transport der Elektronen
Um einzelne Elektronen zu beschreiben, benutzt man Wellenpakete. Genauso wie man für freie Elektronen eine Superposition von ebenen Wellen verwendet, greifen wir im periodischen Potential des Kristalls auf eine Überlagerung von Bloch-Wellen zurück. Um -
Strukturbestimmung
Es existieren verschiedene Methoden um die unterschiedlichen Aspekte der Struktur eines Kristalls zu untersuchen. Die wesentlichen Informationen über Kristallgitter und Basis-Atome lassen sich durch Beugungs- und Streuungsexperimente (hier eigentlich gleichbedeutend) untersuchen, wobei man natürlich -
Differentialgleichung
Unter einer Differentialgleichung versteht man eine Gleichung, die eine Funktion und deren Ableitungen enthält. Als Beispiel sei die Gleichung y' − y= 0 genannt. Nach Umformung hätte man y'= y und würde als Lösung der DGL -
Struktur der Kristalle
Die hohe Ordnung im Aufbau von Kristallen macht diese Festkörper einer mathematischen Beschreibung sehr gut zugänglich und bildet außerdem die Grundlage für viele Einsatzmöglichkeiten von Kristallen, z.B. als Analysatorkristall aufgrund der Bragg-Streuung. Die -
Detektoren
Die Aufgabe von Detektoren ist der Nachweis und die Identifikation von Teilchen und deren Energie und Impuls. In den meisten Detektoren werden einfache physikalische Prinzipien ausgenutzt um dies zu erreichen. Von entscheidender Bedeutung ist deswegen -
Bunter Teilchenzoo
So nennt man alle stark wechselwirkenden Teilchen und deren Resonanzen. Je nach Quarkaufbau unterscheidet man: (siehe auch Mesonen) -
LASER
Die Abkürzung LASER steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Mit einem Laser lässt sich extrem kohärentes Licht, das auch räumlich stark gebündelt ist, erzeugen. Man macht sich dabei im wesentlichen die bosonischen -
Spektroskopie-Basics
Spektroskopie bezeichnet die systematische experimentelle Untersuchung der möglichen Wechselwirkungen eines Materials mit elektromagnetischer Strahlung. Das heißt, dass das Absorptions- und Emissionsvemögen eines Stoffes bei unterschiedlichen Wellenlängen quantitativ ermittelt wird. Eine spektroskopische Methode lässt sich anhand -
Mehrelektronenatome
Hierbei handelt es sich um ein Modell, das ausgehend von den beim Wasserstoff gefundenen Energieniveaus und den zugehörigen Wellenfunktionen, eine Erklärung für Besetzung der Elektronenniveaus in komplizierteren Atomen liefert. Anhand dieses Modells ist beispielsweise die -
Mesonen
(siehe auch Bunter Teilchenzoo) Als Mesonen (gr. μεσος mesos - „mittel“, „Mittel-“ ), bezeichnet man Hadronen aus zwei Quarks k. Es muss sich also wegen der Farbladung um stark gebundene Quark-Antiquark Systeme handeln. Es gibt -
Stabilität der Kerne
Nur ein schmales Band in der -Ebene aller möglichen Proton-Neutron Kombinationen stellt stabile Kerne dar. Hierbei muss beachtet werden, dass ein Nuklid (beliebige Kombination aus Nukleonen) als stabil bezeichnet wird, falls seine Lebensdauer länger -
Kosmologie
Die elektromagnetische Strahlung hat ihr Maximum im sichtbaren Licht, umfasst aber auch andere elektromagnetische Wellen von Röntgen- und UV-Strahlung bis zu Radiowellen. Das Strahlungsmaximum liegt im gelb-grünen Spektralbereich, was sich aus der Sonnenoberflächentemperatur -
Roentgenstrahlung
Wilhelm Conrad Röntgen entdeckte 1895 beim experimentieren mit Gasentladungsröhren eine bis dahin unbekannte Art von Strahlung, die er X-Strahlung nannte, sie wurde aber bald nach ihrem Entdecker benannt (z.B. im englischen - X-Rays -
Baryonen
Baryonen sind Quarksysteme, die, gemäß dem Konstituentenquarkkonzept, durch die Quantenzahlen von drei Valenzquarks beschrieben werden können, auf diese Betrachtungsweise wird sich dieser Artikel beschränken. Außerdem werden wir nur Baryonen mit den Konstituenten u,d und -
Atomuhr
Bei der Atomuhr werden atomare Übergänge zum Regeln des Taktes benutzt. Als Definition der Sekunde wird ein bestimmtes Vielfaches der Periodendauer eines Hyperfeinstrukturüberganges des Grundzustands von Cäsiums benutzt. Das Funktionsprinzip beruht auf der sogenannten Diese -
Physik
Physik ist die Wissenschaft von den Phänomenen in der unbelebten Natur. Wichtige Gebiete sind: Elektrodynamik, Optik, Atomphysik, Kernphysik, Relativitätstheorie, Mechanik, Akustik, Thermodynamik, Quantenmechanik. Die Physik geht auf das Zeitalter der Antike zurück. Es stand besonders -
Lorentz-Transformation
Die Lorentz-Transformation ist die grundlegende mathematische Struktur der Speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein; aus ihr folgen u. a. die Längenkontraktion und die Zeitdilatation. Sie stellt eine Transformation der Weg-Koordinaten und der Zeit beim -
Lorentz-Gruppe
Die Lorentz-Gruppe stellt eine umstrittene mathematisch-physikalische Struktur dar, die sich auf unterschiedlichen Ebenen der mathematischen Abstraktion präsentiert und vorgibt oder auch zeigt, dass bezüglich der Lorentz-Transformation die Gruppenaxiome erfüllt werden. Als Gruppe
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