Aufbereitung der CERN - Masterclass für die Durchführung an ...

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Jetzt verkaufe ich dir ein Maschinengewehr, und du schießt wie wild auf den Sack. Die
Kugeln durchqueren ihn praktisch ohne Widerstand. Nur sehr selten hörst du einen Knall, und
Stücke einer zerbrochenen Nuß fallen auf den Boden. Jetzt kannst du nicht nur die Größe der
Nüsse im Sack abschätzen (oder eventuell ihre Zahl), sondern auch etwas über ihren
Geschmack aussagen - und vielleicht weiter nach Nüssen jagen…“ 19
Abbildung 7: Analogie für Streuversuche
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Um die Ladungsverteilung im Inneren von Protonen zu untersuchen, beschoss man sie mit
Elektronen einer Energie von über einem GeV. Aufgrund dieser hohen Energie besitzen die
Elektronen eine kleine Wellenlänge 21 . Sie ist in derselben Größenordnung wie die
Ausdehnung des Protons, welche cirka ein Femtometer beträgt, womit eine Auflösung
möglich ist. 22
Bei Rutherfords Experimenten wurden noch Heliumkerne als Geschosse verwendet, um
Goldatome zu vermessen. Die aufzulösenden Strukturen wurden allerdings im Laufe der Jahre
immer kleiner, weshalb man immer höhere Energien benötigte. Dazu reichten anfänglich
Beschleuniger wie DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron), der dem Forschungszentrum
in Hamburg seinen Namen gab. Dieser war als Linearbeschleuniger etwa 300 Meter lang und
ging 1964 in Betrieb. 23 Um noch höhere Energien zu erreichen, wurde der LHC als
Ringbeschleuniger mit einem Umfang von 27 Kilometern am CERN gebaut.
19 Waloschek, P.: Besuch im Teilchenzoo S.101ff
20 Homepage der Welt der Physik
h 21 −
= = 1,2 ⋅10
15 m
λ für Elektronen
p
22 vgl.: Diehl, B.: Physik Oberstufe S.406
23 vgl.: Homepage vom DESY