1. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Kernphysik - Fortsetzung
Dezember 2011 - Januar 2012
iDSB Physik 12
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
iDSB, Physik 12
Kernphysik und SRT
2. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Überblick I
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
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Kernphysik und SRT
3. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Überblick II
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
Anwendungen
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Kernphysik und SRT
4. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
verschiedene Effekte
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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5. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
verschiedene Effekte
Bisher behandelte Effekte
Beginn beim Photoeffekt
Photoeffekt
letzter: Compton-Effekt
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6. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Kernspaltung etwas genauer
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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7. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Kernspaltung etwas genauer
Zerfall
Zerfall wurde zufällig entdeckt
Ende 19. Jh
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8. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Kernspaltung etwas genauer
Make Titles Informative.
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9. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Einführung in die Relativitätstheorie
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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10. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Einführung in die Relativitätstheorie
Grundidee
Beobachter kann in Ruhe oder gleichförmiger Bewegung
sein
Beobachter kann dies nicht unterscheiden
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11. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Einführung in die Relativitätstheorie
Erste Schritte
Beobachter in einen Zug setzen
Zug hat keine Fenster
Beobachter wirft einen Ball nach oben -> Was sieht er?
Skizze!
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12. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Einführung in die Relativitätstheorie
Grundbegriffe
Inertialsystem
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13. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Unterschied ART/SRT
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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14. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Unterschied ART/SRT
Unterschied
SRT: Vorgänge in einem Inertialsystem werden untersucht
ART: Inertialsystem ist beschleunigt
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15. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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16. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
Kernaussage
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17. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Begriffsklärungen
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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18. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Begriffsklärungen
Galileitransformation
ein Koordinatensystem S für den ruhenden Beobachter
Ein Koordinatensystem S’ für den bewegten Beobachter
S’ mit v in x-Richtung
x = vt + x und y = y mit t gemeinsam
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19. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Begriffsklärungen
Einsteins Postulate der SRT
Relativitätsprinzip: Kein Inertialsystem ist bevorzugt, alle
Naturgesetze gelten gleich1
Invarianz der Lichtgeschwindigkeit2
Einsteins Hilfsmittel: exakte Zeitmessung mit
synchronisierten Uhren
1
schon Michelson gegen 1874
2
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20. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Begriffsklärungen
Einsteins Postulat der invarianten Lichtgeschwindigkeit
Erste Überlegungen: Licht ist "instantan"
Messungen der Lichtgeschwindigkeit3
Die Äthertheorie
3
Messungen 1676 Rømer, 1728 Bradley,
1850 Foucault, 1879 Michelson
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21. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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22. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie I
Äther: Kunstwort, Träger der Lichtausbreitung
Prüfung 1881
Die Äthertheorie
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23. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie II
Erste Überlegungen: Licht ist "instantan"
Messungen der Lichtgeschwindigkeit4
Die Äthertheorie
4
Messungen 1676 Rømer, 1728 Bradley,
1850 Foucault, 1879 Michelson
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24. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie III
Grundidee der Äthertheorie
"Trägermedium" das Licht
Medium muss nachweisbar sein
Nachweis des Äthers
Versuch von Michelson-Morley
Licht in zwei Richtungen senden
verschiedene Laufzeiten zu erwarten
Versuchsergebnis und Auswertung
Kein Äther nachweisbar
Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden
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25. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie III
Grundidee der Äthertheorie
"Trägermedium" das Licht
Medium muss nachweisbar sein
Nachweis des Äthers
Versuch von Michelson-Morley
Licht in zwei Richtungen senden
verschiedene Laufzeiten zu erwarten
Versuchsergebnis und Auswertung
Kein Äther nachweisbar
Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden
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26. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie III
Grundidee der Äthertheorie
"Trägermedium" das Licht
Medium muss nachweisbar sein
Nachweis des Äthers
Versuch von Michelson-Morley
Licht in zwei Richtungen senden
verschiedene Laufzeiten zu erwarten
Versuchsergebnis und Auswertung
Kein Äther nachweisbar
Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden
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27. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie III
Grundidee der Äthertheorie
"Trägermedium" das Licht
Medium muss nachweisbar sein
Nachweis des Äthers
Versuch von Michelson-Morley
Licht in zwei Richtungen senden
verschiedene Laufzeiten zu erwarten
Versuchsergebnis und Auswertung
Kein Äther nachweisbar
Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden
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28. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie III
Grundidee der Äthertheorie
"Trägermedium" das Licht
Medium muss nachweisbar sein
Nachweis des Äthers
Versuch von Michelson-Morley
Licht in zwei Richtungen senden
verschiedene Laufzeiten zu erwarten
Versuchsergebnis und Auswertung
Kein Äther nachweisbar
Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden
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29. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie IIIb
Figure: Michelson-Interferometer, Wikimedia
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30. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Die Äthertheorie -Schluss-
Wiederholung der Einstein-Postulate:
Relativitätsprinzip: Kein Inertialsystem ist bevorzugt, alle
Naturgesetze gelten gleich
Invarianz der Lichtgeschwindigkeit, d.h. die
Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter in alle
Richtungen gleich5
Einsteins Hilfsmittel: exakte Zeitmessung mit
synchronisierten Uhren
5
durch das Scheitern des Michelson-Morley-Experiments
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31. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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32. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Lichtuhren und Synchronisation I
Warum tickt eine 30 cm lange Lichtuhr6 im
Nanosekunden-Takt?
Was gilt bei einer 3m langen Uhr?
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33. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Lichtuhren und Synchronisation II
Warum hat jeder Beobachter seine eigene Uhr?
Warum darf er entfernte Uhren nicht ablesen?
Wie lang ist die Lichtlaufzeit für 1 m?
Was heißt: „Wir sehen um uns herum nur Vergangenes,
nur Vergangenheit?“
Warum ist man bei Geschwindigkeiten v c, also im
täglichen Leben, nicht so penibel?
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Kernphysik und SRT
34. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Lichtuhren und Synchronisation III
Warum wird die Synchronisierung von Uhren wichtig?
Wie würden Sie im Programm 1 die Uhren der
europäischen Sendestation E mit denen in der
amerikanischen Empfangsstation A synchronisieren?
Welches der Postulate EINSTEINs liegt dieser sog.
Einstein-Synchronisierung zugrunde?
6
Programm Nr. 2a "Lichtuhren"
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Kernphysik und SRT
35. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Zeitdilatation7
Film 1 zur rel. Zeit
Film 2 zur rel. Zeit, ab 3:30, GPS ab 09:30
Film 3, GPS
Verlauf der Zeit in einer bewegten Uhr
Start der synchronisierten Uhren
Uhr entfernt sich vom Startpunkt
während das Zeitsignal in S schon bei 0,5s ist, in S’ erst bei
0.35s
klick hier: Simulation Uhr
Folgen und Nachweise
Zwillingsproblem, d.h. Zwillingspaar trennen, einen in ein
Raumschiff mit v ≈ c
Myonenexperiment
7
Programm Nr. 2b "Zeitdilatation"
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36. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Rechenbeispiel Zeitdehnung
Ein Raumkapsel bewegt sich mit v=0.8c für 5 Jahre.
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Kernphysik und SRT
37. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Effekte der SRT
Längenkontraktion
Laenge
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Kernphysik und SRT
38. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Massendefekt
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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Kernphysik und SRT
39. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Massendefekt
Massendefekt
Einstein: Masse und Energie äquivalent
Gleichung: E = mc 2
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Kernphysik und SRT
40. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Heisenberg und Schrödinger
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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Kernphysik und SRT
43. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Heisenberg und Schrödinger
Schrödingers Katze
Gedankenexperiment von Erwin Schrödinger 1935
Übertragung von Quanteneffekte auf makroskopische
Objekte
Hintergrund: Quantenmechanik unbeliebt, da unvollständig
Katze in eine Kiste mit instabilem Atomkern, Zerfall setzt
Giftgas frei
solange Kiste geschlossen: gleiche Wahrscheinlichkeit für
lebendige oder tote Katze
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44. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Materiewellen
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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Kernphysik und SRT
45. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Materiewellen
Materiewellen I
Wer war’s? (Louis de Broglie, 1824)
wann war das
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Kernphysik und SRT
46. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Materiewellen
Materiewellen II
Experimentelle Bestätigung
Versuch (Elektronenbeugung an einem polykristallinen
Gitter, Debye-Scherrer-Beugung)
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47. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Anwendungen
Kapitel
Kernphysik
verschiedene Effekte
Kernspaltung etwas genauer
Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie
Einführung in die Relativitätstheorie
Unterschied ART/SRT
Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun?
SRT
Begriffsklärungen
Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit
Effekte der SRT
Massendefekt
Quanteneffekte
Heisenberg und Schrödinger
Materiewellen
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Kernphysik und SRT
48. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Anwendungen
Anwendungen I
Rasterelektronenmikroskop
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Kernphysik und SRT
49. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die SRT wurde nie widerlegt
Moderne Verfahren wie KKW und GPS funktionieren nur,
wel die ART/ SRT angewendet werden.
Die Kenntnisse über die Quantenphysik führen zu
Fortschritt
Ausblick
Im LHC wird unsere aktuelle Theorie von der Welt
überprüft.
Something else you haven’t solved.
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Kernphysik und SRT