• Teilchenphysik ist ein relativ junger Teilbereich der Physik
• Teilchenphysik beschäftigt sich mit den elementaren Bausteinen der Materie, den sog. Elementarteilchen.
• Teilchenphysik untersucht, wie die Elementarteilchen miteinander wechselwirken.

• Ein Ziel der modernen Physik ist eine einheitliche Theorie zur Beschreibung aller Phänomene in der Welt zu finden.
• Dazu werden schrittweise Theorien wie z.B. die Fallgesetze auf der Erde und die Bewegung der Planeten mit einer einheitlichen Theorie beschrieben, hier der universellen Gravitation.

• Bei jeder Umwandlung von Teilchen oder jedem Wechselwirkungsprozess sind die elektrische, die starke Ladung und meistens auch die schwache Ladung erhalten.
• Es gibt bei der schwachen Ladung nur wenige Ausnahmen, die alle mit dem Higgs-Teilchen oder Higgs-Feld zu tun haben.
• Den Zusammenhang zwischen Erhaltungsgrößen und Symmetrien beschreibt das NOETHER-Theorem.

• Das Standardmodell der Teilchenphysik ist die aktuelle Theorie zur Beschreibung von subatomaren Vorgängen.
• Das Standardmodell basiert auf Symmetrien, sog. lokalen Eichsymmetrien, die die Flexibilität der Natur gut beschreiben.

• Die vier fundamentalen Wechselwirkungen sind die starke Wechselwirkung, die schwache Wechselwirkung, die elektromagnetische Wechselwirkung und die Gravitation.
• Für das Standardmodell spielt die Gravitation zunächst keine zentrale Rolle.
• Zu jeder Wechselwirkung gehört eine eigene Ladung, deren Wert angibt, wie sensitiv ein Teilchen für diese Wechselwirkung ist.

• Die Elementarteilchen der Materie können gut in 3 Spalten, als Generationen bezeichnet, und 3 Zeilen eingeteilt werden.
• Teilchen der 1. Generation sich up- und down-Quark, Elektron und Elektron-Neutrino und somit die Teilchen, die mit denen man normal in Berührung kommt. Die Teilchen der 2. und 3. Generation treten nur unter extremen Bedingungen auf.
• Die elektrisch neutralen Leptonen in der ersten Reihe unterliegen nur der schwachen Wechselwirkung, geladene Leptonen in der zweiten Reihe auch der elektromagnetischen Wechselwirkung und Quarks in der dritten Reihe auch der starken Wechselwirkung.

• Einige Experimente können besser mit dem Wellenmodell, andere besser mit dem Teilchenmodell des Lichtes erklärt werden.
• Beide Modelle orientieren sich an unseren makroskopischen Erfahrungen, die zur Beschreibung der Mikroskopischen kaum geeignet sind.
• Die Quantenphysik bildet ein den beiden Modellen übergeordnetes (stark mathematikorientiertes) Modell.

• Quantenobjekte im Sinne der Quantenphysik treten immer als "ganze Portionen" auf.
• Die Bewegung von Quantenobjekten folgt Wahrscheinlichkeitsgesetzen.
• Die Quantenmechanik macht statistische Aussagen über die relative Häufigkeit der Ergebnisse bei oftmaliger Wiederholung des gleichen Experiments.

• Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
• Die de-BROGLIE-Wellenlänge für Elektronen berechnest du mittels \(\lambda _{\rm{DB}} = \frac{h}{p_{\rm{e}}}\)
• Im nicht-relativistischen Fall gilt dann z.B. \({\lambda _{{\rm{DB}}}} = \frac{h}{m_{\rm{e}} \cdot v} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot {E_{{\rm{kin}}}}} }} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot e \cdot {U_{{\rm{B}}}}} }}\)

• Licht ist ein Strom aus Energiepaketen, sogenannten Photonen.
• Ein Photon besitzt die Energie \(E_{\rm{Ph}} = h \cdot f\) und den Impuls \(p_{\rm{Ph}} = \frac{h}{\lambda }\).
• Der äußere Photoeffekt kann mit dem Photonenmodell gut erklärt werden.

• Das MICHELSON-MORLEY-Experiment brachte klassische Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit ins Wanken.
• In EINSTEINs Relativitätstheorie sind daher Zeit und Raum relativ. 

Die Quantenphysik zeichnet sich durch vier zentrale Wesenszüge aus: Statistisches Verhalten, Fähigkeit zur Interferenz, Eindeutige Messergebnisse und Komplementarität

• Formelübersicht für massebehaftete und masselose Teilchen

• Die Mondphasen entstehen dadurch, dass sich der Mond um die Erde dreht und je nach Position ein bestimmter Teil seiner Oberfläche Licht in Richtung der Erde reflektiert.
• Ein Mondphasenzyklus dauert in etwa 29,5 Tage und beinhaltet Neumond, zunehmenden Halbmond, Vollmond und abnehmenden Halbmond.

• Bei einer Mondfinsternis steht die Erde zwischen Sonne und Mond
• Bei einer Mondfinsternis ist der Mond also im Schatten der Erde

• Bei einer Sonnenfinsternis befindet sich der Mond zwischen Sonne und Erde
• Man unterscheidet meist zwischen totaler und partieller Sonnenfinsternis
• Im Kernschatten des Mondes befindet sich immer nur ein kleiner Teil der Erdoberfläche

• Schießt man auf der Erde von einem hohen Turm einen Körper parallel zur Erdoberfläche ab, so gibt es je nach Abschussgeschwindigkeit \(v\) vier mögliche Bahnkurven.
• Für kleine \(v\) trifft der Körper die Erde.
• Wenn \(v\) so groß ist, dass \(F_{\rm{G}}=F_{\rm{Z}}\) gilt, ergibt sich eine Kreisbahn.
• Bei größerem \(v\) ergeben sich zunächst Ellipsenbahnen und bei \(v>v_{\rm{Flucht}}\) Hyperbelbahnen und der Körper entfernt sich.

• Bei der Kernspaltung und der Kernfusion tritt ein Massendefekt \(\Delta m\) auf: Die Gesamtmasse vor der Spaltung bzw. Fusion entspricht nicht der Gesamtmasse danach.
• Der Massendefekt berechnet sich mit \(\Delta m =m_{\rm{vor}}-m_{\rm{nach}}\).
• Nach Einstein sind Masse und Energie hier gleichwertig (äquivalent) und es gilt die Beziehung \(\Delta E=\Delta m\cdot c^2\)

• Zentrale Astronomische Daten wie Bahnradius, Masse, Radius und Fallbeschleunigung von den Planeten unseres Sonnensystems

• Verschiedene Atomkern können unter geeigneten Bedingungen miteinander fusionieren.
• Die fusionierenden Atomkerne bestimmen, wie groß die frei werdende Energie ist.
• Damit es zur Fusion kommen kann, müssen die elektrostatischen Abstoßungskräfte der Kerne überwunden werden.

• Zu jedem Materieteilchen gibt es ein Anti-Teilchen mit exakt der entgegengesetzten elektrischen, starken und schwachen Ladung.
• Anti-Teilchen werden meist mit einem Querstrich über dem Teilchensymbol gekennzeichnet.
• Trifft ein Materieteilchen auf sein Anti-Teilchen annihilieren sich beide (Paarvernichtung) - die vorhandene Energie wandelt sich in Botenteilchen um. 
• Die Paarerzeugung kann nur unter bestimmten Rahmenbedingungen stattfinden, z.B. im Coulomb-Feld eines Atomkerns.

• Die scheinbare Helligkeit eines Sternes gibt an, wie hell ein Beobachter auf der Erde den Stern wahrnimmt.
• Die scheinbare Helligkeit wird in \(\rm{mag}\) (für Magnituden) angegeben. Sterne mit kleineren \(\rm{mag}\)-Werten werden dabei als heller wahrgenommen als Sterne mit größeren \(\rm{mag}\)-Werten.
• Die Skala der scheinbaren Helligkeiten basiert auf einem logarithmischen Zusammenhang. Als Nullpunkt dient die scheinbare Helligkeit des Sterns Wega.

• Für Hauptreihensterne beobachtet man eine direkte Beziehung zwischen Sternmasse \(M\) und Leuchtkraft \(L\).
• In erster Näherung gilt: \(L\sim M^3\)

• Im Hauptreihenstadium befinden sich Sterne während des stabilen Wasserstoffbrennens, das etwa \(90\,\%\) der Lebenszeit ausmacht.
• Mit Wissen über die Masse sowie der Leuchtkraft eines Sterns und der empirischen Masse-Leuchtkraftbeziehung gilt für die Hauptreihenzeit eines Sterns \(t_{\rm{h}}\sim\frac{1}{m^2}\).

• Gas-, Staub- und Molekülwolken an den Rändern der Spiralarme der Galaxis sind Gebiete der Sternentstehung, da hier interstellare Masse konzentriert ist.
• Das JEANS-Kriterium besagt, dass eine Gaswolke kollabiert und ein Stern entstehen kann, wenn ihre Masse größer als die JEANS-Masse ist.

• Die Atommasse \(m_{\rm{A}}\) unterscheidet sich von der Kernmasse \(m_{\rm{K}}\) um die Summe der Ruhemassen der im Atom gebundenen Elektronen und um die Bindungsenergie der Elektronen in der Atomhülle.
• Die gesamte Elektronenbindungsenergie wird abgeschätzt mit \(B_{\rm{e}} = 15{,}73\,\rm{eV} \cdot Z^{\textstyle{7 \over 3}}\)
• Oft reicht die näherungsweise Berechnung der Kernmasse mittels \(m_{\rm{K}}\left( \rm{X} \right) \approx m_{\rm{A}}\left( \rm{X} \right) - Z \cdot m_{\rm{e}}\)

• C‑14 ist ein natürliches radioaktives Kohlenstoffisotop, dass in jedem lebenden Organismus einen festen Anteil an allen Kohlenstoffisotopen hat.
• Stirbt ein Organismus ab, so nimmt ab diesem Zeitpunkt der C‑14-Anteil entsprechend des Zerfallsgesetzes ab \(T_{1/2}\left(\text{C-14}\right)=5730\,\rm{a}\).
• Aus dem verbleibenden C‑14-Anteil bzw. der entsprechenden Aktivität kann mit \(t = \frac{{\ln \left( {\frac{{N(t)}}{{N\left( 0 \right)}}} \right) \cdot {T_{1/2}}}}{{ - \ln (2)}}\)  das Alter der Probe berechnet werden.

• Cepheiden sind Pulsationsveränderliche - ihre Leuchtkraft bzw. Helligkeit verändert sich streng periodisch.
• Die Helligkeit hängt bei Cephiden mit der Länge ihrer Periode zusammen (Perioden-Leuchtkraft-Beziehung)
• Cepheiden dienen zur Entfernungsmessung im Kosmos: aus der Beobachtung der Periodendauer kann man direkt auf die absolute Helligkeit schließen. Durch die Messung der relativen Helligkeit dann mit dem Entfernungsmodul die Entfernung berechnen werden.

• Galaxien entfernen sich um so schneller von uns, je weiter die Galaxien von uns weg sind.
• Der HUBBLE-Parameter gibt die aktuelle Expansionsrate des Universums an und beträgt aktuell etwa \(H_0=70\,\rm{\frac{km}{s\cdot Mpc}}\).
• Die Expansionsrate des Universums hat aber im Laufe der Zeit zugenommen, sodass die lineare Beziehung  \(z\cdot c=H_0\cdot D\) zwischen Rotverschiebung und Entfernung nur für Rotverschiebungen bis \(z\approx 0{,}1\) gilt.

• Halbleiter werden meist durch ein Diffusionsverfahren oder durch Implantation (Einschuss) mit Fremdatomen dotiert.