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Atomphysik


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Die Atomphysik beschreibt das Verhalten der Elektronen in der Atomhülle. Sie ist zu von der oft mit ihr verwechselten Kernphysik welche sich mit dem Atomkern beschäftigt.

Die Atomphysik beschäftigt sich mit den Energieniveaus und Spektrallinien der Atome mit der Wechselwirkung von Atomen untereinander und von Atomen elektromagnetischer Strahlung .

Wenn Atome miteinander zu Molekülen gebunden sind befassen sich Molekülphysik und Chemie mit ihren Eigenschaften.

Inhaltsverzeichnis

Themen der Atomphysik

Geschichte der Atomphysik

  • um 400 vor Christus - Demokrit und das Teilchenmodell
Demokrit ein altgriechischer Gelehrter äußerste als erster Vermutung dass die Welt aus unteilbaren Teilchen Atomen - bestände. Daneben gäbe es nur Raum. Alle Eigenschaften der Stoffe liesen sich Meinung Demokrits auf die Abstoßung und Anziehung kleinen Teilchen erklären. Diese Idee wurde von Zeitgenossen Demokrits abgelehnt da man damals die als etwas göttliches ansah. Demokrits Vorschlag blieb 2 Jahrtausende unbeachtet.

  • um 1400 - Die Alchemisten - Gold kann nicht hergestellt
Auch wenn die Alchemisten in ihren Versuchen aus niederen Stoffen etwa Blei) Gold herzustellen scheiterten leisteten sie für die spätere experimentelle Physik und Chemie.

  • 1803 - John Dalton - Atomtheorie der Elemente
Der englische Chemiker John Dalton griff als erster wieder die Idee Demokrit auf. Aus konstanten Mengenverhältnissen bei chemischen schließt Dalton darauf dass immer eine bestimmte von Atomen miteinander reagiert.

  • 1897 - Joseph John Thompson - Entdeckung des Elektrons
Bei einem Versuch mit Strom stellte der Physiker Thompson fest dass Strahlen in Vakuumröhren kleinen Teilchen bestehen. Damit war ein erster der Atome gefunden obwohl man von der der Atome immer noch überzeugt war. Eine war die Entdeckung vor allem deshalb weil dachte Strom wäre eine Flüssigkeit.

  • 1898 - Marie und Pierre Curie - Radioaktivität
Immer mehr Forscher beschäftigten sich mit den Teilchen. Die Curies untersuchten unter anderem Uran sie aus Pechblende gewannen. Die Uran-Atome zerfallen Abgabe von Wärme und Strahlen die man Radioaktivität (von radius = Strahl) bezeichnet. Marie Curie erkannte dass sich Elemente bei diesem verwandeln.

  • 1900 - Ludwig Boltzmann - Atomtheorie
Boltzmann war ein theoretischer Physiker der die von Demokrit umsetzte. Er berechnete aus der der Atom-Existenz einige Eigenschaften von Gasen und Da er allerdings keinen experimentelle Beweis lieferte damals seine Ideen umstritten.

  • 1900 - Max Planck - Quanten
Der Berliner Physiker Planck war ein Schüler Boltzmanns. Er arbeite energetischen Aspekten des Atommodells weiter. So stellte fest dass die Körper nur Strahlung von Energie-Abständen aussenden. Er bezeichnet diese Energie-Sprünge als Quanten und somit war er Begründer der Quantenphysik .

  • 1911 - Ernest Rutherford - Rutherfordsches Atommodell und Atomumwandlung
Im Gegensatz zu Boltzmann und Planck ging britische Physiker Ernest Rutherford experimentell auf die Suche nach den Durch ein Experiment bei dem er eine Goldfolie mit Alpha-Teilchen beschoß erkannte er dass Atome existieren zum größten Teil aus leerem Raum bestehen dem sich die punktförmigen Elektronen aufhalten. Beinahe gesamte Masse ist in einem kleinen Kern der auch die gesamte positive Ladung trägt.
Es blieb allerdings zunächst unklar woraus Kern bestehen sollte.
Rutherford gelang auch als erstem eine Kernspaltung und eine Kernfusion .

  • 1913 - Niels Bohr - Schalenmodell
Aus den Ideen von Planck und Rutherford der dänische Physiker Niels Bohr ein planetenartiges Atommodell. Danach bewegen sich Elektronen auf bestimmten Bahnen um den Kern Planenten die Sonne umkreisen. Die Bahnen werden als Schalen bezeichnet. Das besondere daran war die Abstände der Elektronen-Bahnen streng-mathematischen Gesetzmäßigkeiten folgen.

  • 1929 - Ernest O. Lawrence - Der erste Teilchenbeschleuniger Zyklotron
Um Informationen über den Aufbau der Atomkerne bekommen wurden die Kerne mit Strahlen beschossen. nicht auf die schwache natürliche Strahlung angewiesen sein entwickelte Lawrence das Zyklotron. Geladene Teilchen auf kreisförmigen Bahnen beschleunigt.

  • 1932 - Paul Dirac und David Anderson - Antimaterie
Der theoretische Physiker Paul Dirac fand eine Formel mit der sich Beobachtungen der Atomphysik beschreiben lassen. Allerdings setzte Formel die Existenz von Anti-Teilchen voraus. Diese Idee stieß auf heftige bis der amerikanische Physiker Anderson in der Strahlung das Positron nachweisen konnte. Dieses Anti-Teilchen Elektron hat eine positiver Ladung aber die Masse wie ein Elektron. Treffen ein Teilchen sein Anti-Teilchen zusammen zerstrahlen sie sofort als gemäß der Formel E = m*c 2 .

  • 1933 - Marie und Pierre Curie - Materie aus Nichts
Eher zufällig beobachten die Eheleute Curie dass nicht nur Masse in Energie umwandeln lässt. einem Experiment verwandelte sich ein Lichtstrahl in Elektron und ein Positron.

  • 1938 - Otto Hahn und Lise Meitner - Die Atomspaltung
Der deutsche Chemiker Hahn ein Schüler Rutherfords untersuchte weiter die Dazu beschoß er Uran-Atome mit Neutronen und Cäsium und Rubidium oder Strontium und Xenon . Was eigentlich passierte konnte er nicht Dies gelang jedoch seiner Mitarbeiterin Lise Meitner die aufgrund ihrer jüdischen Religion vor Nazis nach Schweden geflohen war. Sie stellte dass die Summe der Kernteilchen (Protonen und bei den Produkten der des Urans entspricht. erhielt dafür den Nobelpreis erwähnte seine Mitarbeiterin aber mit keinem

  • 1938 - Hans Bethe - Kernfusion in der Sonne
Neben zahlreichen Beiträgen zum Aufbau der Atome der in Straßburg geborene Bethe die Energieproduktion in Sternen. Er stellte dass in unserer Sonne 2 Wasserstoff-Atomkerne miteinander während in größeren und helleren Sternen Kohlenstoff-Kerne die schwereren Stickstoff-Kerne verwandelt werden. Bethe arbeitete in Los Alamos mit wurde aber nach Krieg ein engagierter Gegner von Massenvernichtungswaffen so er sich auch an den späteren amerikanischen Clinton

  • 1942 - Enrico Fermi - Der erste Kernreaktor
Der italienische Atomphysiker Fermi erkannte die Möglichkeit die Kernspaltung für Kettenreaktion zu nutzen. Die bei der Spaltung Uran freiwerdenden Neutronen konnten für die Spaltung Kerne verwendet werden. Damit legte Fermi die sowohl für die kriegerische Nutzung der Atomenergie Atombomben als auch friedliche Nutzung in Kernreaktoren. baute den ersten funktionierenden Kernreaktor.

  • 1942 - Werner Heisenberg - Atomforschung für die Nazis
Die Nazis beauftragten den Physiker Heisenberg eine Atombombe zu entwickeln. Durch einen misslang ihm dies aber. Bei der Berechnung kritischen Masse verrechnete er sich um den 1000.

  • 1942 - Albert Einstein und Leo Szilard - Roosevelt die Atombome bauen
Eigentlich hat Einstein selber nicht zum Bau Atombombe beigetragen. Er unterstütze aber einen Brief den amerikanischen Präsidenten Roosevelt dass die Entwicklung der Atombombe unbedingt den Nazis entwickelt werden solle. Auch der Universalgelehrte Szilard erkannte die Gefahr die von einer Atombombe ausging. Er lieferte zwar wichige Ideen den Bau der Atombombe war aber an Entwicklung in Los Alamos nicht beteiligt. Auch warnte Szilard noch vor dem Gebrauch der

  • 1945 - J. Robert Oppenheimer - Die erste Atombombe
Oppenheimer war der Organisator der in Los die besten Physiker und Ingenieure versammelte. So es innerhalb kürzester zeit der Bau einer das Manhatton-Projekt. Nach dem Einsatz der Atombombe Hiroshima wurde Oppenheimer zum Gegner von Atombomben.

  • 1952 - Edward Teller - Die Wasserstoffbombe
Der ungarische Physiker Teller war Mitarbeiter von Oppenheimer. Allerdings hatte eine weitergehende Idee. Er wollte eine Bombe der Basis der Kernfusion bauen die Bethe der Sonne nachgewiesen hat. Aus Angst vor Kommunismus wurde Teller zur einem Rüstungsfanatiker und die Wasserstoffbombe.

  • 1960 - Donald A. Glaser - Die Blasenkammer
Nach dem Kriegsende konzentrierte sich die Forschung mehr auf den Aufbau der Atome. Mit Entwicklung der Blasenkammer hatte man nun eine Möglichkeit die Teilchen die in den Teilchenbeschleuniger entstanden zu

  • 1964 - Murray Gell-Mann - Die Quarks
Durch die Blasenkammer konnte auf einmal eine Anzahl an bisher unsichtbaren Teilchen sichtbar gemacht die Widersprüche zu der bisherigen Physik darstellte. dies zu erklären fand der Physiker Gell-Mann aus denen alle bisher bekannten Atomteilchen aufgebaut sollen. Diese Quarks liefern zwar mathematisch Erklärung aber bisher sie keiner je gesehen.

  • 1978 - Der Fusionreaktor
Um die riesigen Mengen an Energie zu die bei einer Kernfusion frei werden versuchte die Fusionsenergie gezielt zu nutzen. Trotz vieler ist dies bisher noch nicht gelungen. Nur Millisekungen konnte bisher eine gezündete Kernfusion aufrecht werden.

  • 1986 - Das Atomunglück in Tschernobyl
Obwohl die Kernenergie als saubere und unerschöpfliche genutzt wurde warnten viele vor der Gefahr durch die Atomenergie ausgeht. Nach vielen kleineren kam es im russischen Atomreaktor von Tschernobyl Kernschmelze und zur Explosion.

  • 1986 - Hans Dehmelt - Das gefangene Elektron
Man hatte zwar nie ein Elektron gesehen richtig gesehen hat man es nicht. In elektrischen Falle hielt der deutsche Physiker Dehmelt Elektron mehrere Wochen fest.

  • 1995 - Eric Cornell und Carl Wiemann - Das
Um Materie besser zu erforschen wurde ein von etwa 1000 Atomen bis auf den Nullpunkt abgekühlt.

  • 2000 - Brookhaven - seltsame Materie
Ein vermeintlich gefährliches Experiment wurde im amerikanischen durchgeführt. In einem Tielchenbeschleuniger sollte der Urknall werden. Bei dem Zusammenprall zweier besonders schneller wurden Quarks freigesetzt. Sie bildeten ein Substanz man auch als Seltsame Materie oder Quark-Gluonen-Plasma Durch sie so befürchteten Kritiker dieses Experimentes Atomkerne zum Platzen gebracht und ein schwarzes erzeugt werden können. Diese schwarzes Loch hätte die ganze Erde verschlingen können.

  • 2000 - CERN - Das Higgs-Boson
Das Kernforschunngszetrum CERN in Genf forscht in Beschleuniger nach dem sogenannten Higgs-Boson das als Erlöser-Teilchen bezeichnet wird. Es soll die Antwort viele ungelöste Fragen geben. Bisher gibt es eindeutigen experimentellen Belege für die Existenz des

Siehe auch

Portal Physik

Literatur

  • Bröcker (Herausgeber) dtv-Atlas Atomphysik ISBN 3-423-03009-7
  • Haken Wolf Atom- und Quantenphysik. Springer-Lehrbuch ISBN 3-540-67453-5
  • Verlag Gruner und Jahr P.M. Welt des Ausgabe April 2004 ISSN-Nr. 0176-415



Bücher zum Thema Atomphysik

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