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Physik aus dem Tagebuch eines Sterns Concettina Sfienti Johannes Gutenberg-Universität - Institut für Kernphysik, Mainz Wednesday, March 19, 2014

Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Saturday Morning Physics for high school students. "Physics from the diary of a star"

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Page 1: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Physik

aus dem

Tagebuch

eines Sterns

Concettina SfientiJohannes Gutenberg-Universität - Institut für Kernphysik, Mainz

Wednesday, March 19, 2014

Page 2: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wednesday, March 19, 2014

Page 3: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der Mensch besteht auf...

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Page 4: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der Mensch besteht auf...

Wednesday, March 19, 2014

Page 5: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wednesday, March 19, 2014

Page 6: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...Es war eine dunkle stürmische Nacht

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Page 7: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...Es war eine dunkle stürmische Nacht

Wednesday, March 19, 2014

Page 8: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...nicht mal ein kleines BANG

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Page 9: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...nicht mal ein kleines BANG

Wednesday, March 19, 2014

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Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

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Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

106 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wednesday, March 19, 2014

Page 12: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

106 oC

103 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wednesday, March 19, 2014

Page 13: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wednesday, March 19, 2014

Page 14: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wednesday, March 19, 2014

Page 15: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wasserstoff (H)

93.6%

Helium (He)

6.3%

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Page 16: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wasserstoff (H)

93.6%

Helium (He)

6.3%}99.9%

Wednesday, March 19, 2014

Page 17: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wasserstoff (H)

93.6%

Helium (He)

6.3%}99.9%

Wednesday, March 19, 2014

Page 18: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

Nach dem erstem 3 Minuten ...

Wasserstoff (H)

93.6%

Helium (He)

6.3%}99.9%

Wednesday, March 19, 2014

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Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

600 mJ

20 oC

“Einige” Jahren später...

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Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

600 mJ

20 oC

14000 mJ

-270 oC “Einige” Jahren später...

Wednesday, March 19, 2014

Page 21: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

600 mJ

20 oC

14000 mJ

-270 oC “Einige” Jahren später...

Wednesday, March 19, 2014

Page 22: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Zeit

Tem

pera

tur

250 sek

109 oC

600 mJ

20 oC

14000 mJ

-270 oC “Einige” Jahren später...

?

... “wir sind aus Sternenstaub”!?Wednesday, March 19, 2014

Page 23: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

≈10 Trilliarden

(1022) Sternen

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Page 24: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was wissen Sie über die Sonne?Wednesday, March 19, 2014

Page 25: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Mittlere Entfernung:

Wednesday, March 19, 2014

Page 26: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Mittlere Entfernung:

149.600.000 Km ≈ 1.5 × 108 KmWednesday, March 19, 2014

Page 27: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Äquatordurchmesser:

Wednesday, March 19, 2014

Page 28: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Äquatordurchmesser:

1.392.684  KmWednesday, March 19, 2014

Page 29: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Masse:

Wednesday, March 19, 2014

Page 30: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Masse:

1,32 x 1030 KgWednesday, March 19, 2014

Page 31: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Fallbeschleunigung:

Wednesday, March 19, 2014

Page 32: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Fallbeschleunigung:

274 m/s2

Wednesday, March 19, 2014

Page 33: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Fallbeschleunigung:

274 m/s2

NASA 20G

Wednesday, March 19, 2014

Page 34: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Fallbeschleunigung:

274 m/s2

NASA 20G

Wednesday, March 19, 2014

Page 35: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Fallbeschleunigung:

274 m/s2

NASA 20GMIELE 200G

Wednesday, March 19, 2014

Page 36: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Oberflächetemperatur:

Wednesday, March 19, 2014

Page 37: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Oberflächetemperatur:

5.778 KWednesday, March 19, 2014

Page 38: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 39: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 40: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wiensches Verschiebungsgesetz

Wednesday, March 19, 2014

Page 41: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Hauptbestandteil:

Wednesday, March 19, 2014

Page 42: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Hauptbestandteil:

Wasserstoff (92.1%)Wednesday, March 19, 2014

Page 43: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 44: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 45: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 46: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

...QM nötigWednesday, March 19, 2014

Page 47: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 48: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

En

erg

ie

Abstand vom Kern

Wednesday, March 19, 2014

Page 49: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

En

erg

ie

Abstand vom Kern

Wednesday, March 19, 2014

Page 50: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

En

erg

ie

Abstand vom Kern

Wednesday, March 19, 2014

Page 51: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  haben  wir  es  gemessen?

En

erg

ie

Abstand vom Kern

Wednesday, March 19, 2014

Page 52: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Sonnenspektrum

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Page 53: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Häufigkeit  der  Elemente  in  der  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 54: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Häufigkeit  der  Elemente  in  der  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 55: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Häufigkeit  der  Elemente  in  der  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 56: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Häufigkeit  der  Elemente  in  der  Sonne

BB-Nukleosynthese

Wednesday, March 19, 2014

Page 57: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Häufigkeit  der  Elemente  in  der  Sonne

BB-Nukleosynthese

?????

...gebrauchtes Sternmaterial!Wednesday, March 19, 2014

Page 58: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Leuchtkraft:

Wednesday, March 19, 2014

Page 59: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Leuchtkraft:

3,846 x 1026 WWednesday, March 19, 2014

Page 60: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

What powers a star?

A Gravitational energy B Chemical energy C Radioactivity D Nuclear energy

Gravitation

Radioaktivität

Chemische Reaktionen

Kernfusion

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Warum scheint die Sonne?

Wednesday, March 19, 2014

Page 61: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

What powers a star?

A Gravitational energy B Chemical energy C Radioactivity D Nuclear energy

Gravitation

Radioaktivität

Chemische Reaktionen

Kernfusion

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

WARUM?

Warum scheint die Sonne?

Wednesday, March 19, 2014

Page 62: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Wednesday, March 19, 2014

Page 63: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Luminosity ~ 10,000 years

Chemical energy content

Wednesday, March 19, 2014

Page 64: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Luminosity ~ 10,000 years

Chemical energy content

Luminosity

Gravitational potential energy ~ 25 million years

Wednesday, March 19, 2014

Page 65: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Luminosity ~ 10,000 years

Chemical energy content

Luminosity

Gravitational potential energy ~ 25 million years

Luminosity ~ 10 billion years

Nuclear potential energy (core)

Wednesday, March 19, 2014

Page 66: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Alter:

Wednesday, March 19, 2014

Page 67: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  Sie  über  die  Sonne?

Alter:

4,57 x 109 JWednesday, March 19, 2014

Page 68: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  ewige  Kampf  gegen  die  Schwerkra@...

Wednesday, March 19, 2014

Page 69: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Innere Temperatur:

1,57 x 107 K

Der  ewige  Kampf  gegen  die  Schwerkra@...

Wednesday, March 19, 2014

Page 70: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Innere Temperatur:

1,57 x 107 K

Der  ewige  Kampf  gegen  die  Schwerkra@...

Wednesday, March 19, 2014

Page 71: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Kernfusion  in  der  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 72: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Kernfusion  in  der  Sonne

+Wednesday, March 19, 2014

Page 73: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Kernfusion  in  der  Sonne

+Wednesday, March 19, 2014

Page 74: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Kernfusion  in  der  Sonne

+Wednesday, March 19, 2014

Page 75: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Die  PP-‐KeDe

Wednesday, March 19, 2014

Page 76: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Huston  wir  haben  ein  Problem!

Wednesday, March 19, 2014

Page 77: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Huston  wir  haben  ein  Problem!

Wednesday, March 19, 2014

Page 78: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

≈10 Trilliarden

(1022) Sternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 79: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Rote  Riesen

Wednesday, March 19, 2014

Page 80: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Rote  Riesen

Wednesday, March 19, 2014

Page 81: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Rote  Riesen

..der Kampf geht weiter...Wednesday, March 19, 2014

Page 82: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Heliumbrennen...das  was  das  BB  nicht  geschaffen  hat  ....

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Page 83: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Die  Geschichte  von  Mr.  Hoyle

Wednesday, March 19, 2014

Page 84: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Huston  wir  haben  noch  ein  Problem

Wednesday, March 19, 2014

Page 85: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Das  “Triple-‐Alpha”  Prozess

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Page 86: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Das  “Triple-‐Alpha”  Prozess

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Page 87: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Das  “Triple-‐Alpha”  Prozess

Wednesday, March 19, 2014

Page 88: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Das  Ende  unserer  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 89: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Das  Ende  unserer  Sonne

Wednesday, March 19, 2014

Page 90: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wednesday, March 19, 2014

Page 91: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Geburt...

Wednesday, March 19, 2014

Page 92: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Geburt...

Wednesday, March 19, 2014

Page 93: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Geburt...

Wednesday, March 19, 2014

Page 94: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Hertzsprung-‐Russell-‐Diagramm

Wednesday, March 19, 2014

Page 95: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Hertzsprung-‐Russell-‐Diagramm

Wednesday, March 19, 2014

Page 96: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Tod  von  Giganten  ....

Wednesday, March 19, 2014

Page 97: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Tod  von  Giganten  ....

Wednesday, March 19, 2014

Page 98: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Der  Tod  von  Giganten  ....

Wednesday, March 19, 2014

Page 99: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wednesday, March 19, 2014

Page 100: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Leuchtkraft ≈1044 W

Wednesday, March 19, 2014

Page 101: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Wednesday, March 19, 2014

Page 102: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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... wir sind Sternenstaub !Wednesday, March 19, 2014

Page 103: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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... wir sind Sternenstaub !Wednesday, March 19, 2014

Page 104: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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!"#$%&'#($)*+,#$+-$)"./+0/$1234$ Warum 1 Kg Gold so viel mehr als 1 Kg Eisen kostet!!

... wir sind Sternenstaub !Wednesday, March 19, 2014

Page 105: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...und  was  bleibt  übrig?

Wednesday, March 19, 2014

Page 106: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

...und  was  bleibt  übrig?

Das Schwanengesang

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Page 107: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Neutronsternen

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Page 108: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Neutronsternen

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Wednesday, March 19, 2014

Page 109: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Neutronsternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 110: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Neutronsternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 111: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Neutronsternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 112: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Neutronsternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 113: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Neutronsternen

Wednesday, March 19, 2014

Page 114: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  es  alles  began  ....

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Page 115: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Die  traurige  Geschichte  von  Jocelyn  Bell

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Page 116: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Warum  spinnen  Neutronsternen?

DrehimpulserhaltungL = Iω = konst.

Wednesday, March 19, 2014

Page 117: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Warum  spinnen  Neutronsternen?

Veränderliches Trägheitsmoment

DrehimpulserhaltungL = Iω = konst.

Wednesday, March 19, 2014

Page 118: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Warum  spinnen  Neutronsternen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 119: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  wir  über  Neutronsternen?

Wednesday, March 19, 2014

Page 120: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Was  wissen  wir  über  Neutronsternen?

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Page 121: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

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Page 122: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

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Page 123: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

Wednesday, March 19, 2014

Page 124: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

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Page 125: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

Wednesday, March 19, 2014

Page 126: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

Wednesday, March 19, 2014

Page 127: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

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Wie  messen  wir  “Neutronsternen”?

Wednesday, March 19, 2014

Page 128: Physik aus dem Tagebuch eines Sterns

Concettina SfientiJohannes Gutenberg-Universität - Institut für Kernphysik, Mainz

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