Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Die Physik untersucht die grundlegenden Phänomene der Natur: Materie, Energie und ihre Wechselwirkungen in Raum und Zeit. Aus der Philosophie hervorgegangen, verbindet sie heute Experiment und Theorie. Dieses Quiz führt von der klassischen Mechanik über Elektrodynamik und Relativitätstheorie bis zur Quantenphysik und zu den Quarks, den kleinsten Bausteinen der Materie. Dazu kommen Fragen zur Geschichte des Fachs, zu seinen Teilgebieten und zu seiner Rolle in der Gesellschaft.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Welcher interdisziplinäre Zweig der Physik forscht vor allem zu Energie und Klima?
Umweltphysik
Die Geophysik erklärt dagegen geowissenschaftliche Vorgänge, die Biophysik untersucht die Gesetzmäßigkeiten, denen Lebewesen unterliegen.
Q 02Womit erklärte Albert Einstein die Gravitation?
Materie krümmt die Raumzeit
Newton nahm dagegen an, dass zwischen Körpern eine Anziehungskraft herrscht. Warum Massen einander anziehen, kann die Physik nicht erklären – sie beschreibt nur das Wie.
Q 03Wie nennt man das Ziel, alle Grundkräfte in einem einzigen Konzept zu beschreiben?
Weltformel
Bisher gelang nur, die elektrische und die magnetische Kraft zu vereinigen und diese mit einer weiteren Grundkraft als elektroschwache Wechselwirkung darzustellen.
Q 04Seit welchem Jahr wird der Nobelpreis für Physik vergeben?
1901
Vergeben wird die Auszeichnung jährlich von der Schwedischen Akademie der Wissenschaften.
Q 05Wer schrieb das Theaterstück „Die Physiker“ über die Ethik der Forschung?
Friedrich Dürrenmatt
Die Frage nach der Ethik naturwissenschaftlicher Forschung kam erstmals ausdrücklich auf, als Entdeckungen auf die Möglichkeit einer Atombombe hindeuteten.
Q 06Woraus besteht gewöhnliche Materie neben Up- und Down-Quarks?
Elektronen
Schwerere Quarks entstehen nur in hochenergetischen Kollisionen, etwa durch kosmische Strahlung, und zerfallen schnell.
Q 07Wer formulierte die Gesetze der Elektrodynamik erstmals vollständig?
James Clerk Maxwell
Seine Gleichungen erlauben auch eine Wellenlösung, die elektromagnetische Wellen wie das Licht beschreibt.
Q 08Worauf ist die Astronomie mangels Laborexperimenten allein angewiesen?
Naturbeobachtung
Genau dieser Unterschied wird zur Abgrenzung von der Physik herangezogen, in der das Experiment im Vordergrund steht.
Q 09Wie viele Arten von Quarks, „Flavours“ genannt, gibt es?
sechs
Die Flavours werden in drei Generationen gruppiert; alle Suchen nach einer weiteren Generation sind bisher gescheitert.
Q 10Das Funktionsprinzip welcher technischen Entwicklung baut maßgeblich auf der Atomphysik auf?
Laser
Die Atomphysik steht über die Untersuchung der optischen Spektren von Atomen in enger Beziehung zur Optik.
Q 11Welche Theorie betrachtet statt einzelner Körper ein Ensemble aus vielen kleinsten Bausteinen?
Thermodynamik
Sie eignet sich für Medien aller Aggregatzustände und beschreibt Wärmekraftmaschinen ebenso wie Supraleitung oder Suprafluidität.
Q 12Wie heißen Teilchen, die aus Quarks zusammengesetzt sind?
Hadronen
Zu ihnen gehören Protonen und Neutronen, die Bestandteile der Atomkerne. Isoliert werden Quarks nie gefunden.
Q 13Am Ende welches Jahrzehnts deuteten physikalische Entdeckungen auf eine mögliche Atombombe hin?
1930er
Damit wurde die Frage nach der Ethik naturwissenschaftlicher Forschung erstmals ausdrücklich aufgeworfen.
Q 21Wie heißt das Phänomen, dass Quarks niemals isoliert auftreten?
Confinement
Die Kraft zwischen Farbladungen nimmt mit wachsendem Abstand zu; ein einzelnes Quark ganz herauszulösen würde unendlich viel Energie erfordern.
Q 22Welches Quark wurde 1995 am Fermilab von den Teams CDF und DØ nachgewiesen?
Top-Quark
Seine Masse war fast so groß wie die eines Goldatoms und damit weit höher als die aller anderen Quarks.
Q 23In welchem Jahr schlugen Murray Gell-Mann und George Zweig das Quark-Modell vor?
1964
Beide kamen unabhängig voneinander darauf: Die vielen Teilchen des damaligen „Teilchenzoos“ seien nicht elementar, sondern aus Quarks und Antiquarks aufgebaut.
Q 14Wer entdeckte das Induktionsgesetz?
Michael Faraday
Zusammen mit der nach Hendrik Antoon Lorentz benannten Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld bildete es den Ausgangspunkt der Elektrodynamik.
Q 15Wie viele reproduzierbare Experimente genügen im Prinzip, um eine Theorie zu widerlegen?
ein einziges
Beweisen lässt sich eine Theorie dagegen nie, sondern bestenfalls in immer mehr Fällen bestätigen.
Q 16Wie werden die drei Arten der Farbladung von Quarks bezeichnet?
Blau, Grün und Rot
Die Namen sind willkürlich gewählt. Zu jeder Farbe gehört eine Antifarbe, die jeweils ein Antiquark trägt.
Q 17Welche masselosen Teilchen vermitteln die starke Wechselwirkung zwischen Quarks?
Gluonen
Sie koppeln an die Farbladung der Quarks und tragen selbst Farbladung, können also ihresgleichen emittieren und absorbieren.
Q 18Bei welchen Experimenten werden Teilchen gegeneinander statt auf ein festes Ziel geschossen?
Collider-Experimente
So lassen sich besonders hohe Kollisionsenergien erreichen; Hochenergiephysik und Teilchenphysik werden daher oft nahezu gleichgesetzt.
Q 19Aus welchen Quarks besteht ein Proton?
zwei Up-Quarks und ein Down-Quark
Das Neutron ist genau umgekehrt aufgebaut. So addieren sich die Ladungen der Bausteine beim Proton zu +1 e und beim Neutron zu 0 e.
Q 20In welchem Buch von James Joyce fand Murray Gell-Mann das Wort „Quark“?
„Finnegans Wake“
Das Buch erschien 1939. Dass Joyce das Wort auf einer Reise durch Deutschland aufgeschnappt habe, gehört ins Reich der Legende.
Q 24Welche Grundkraft allein kann ein Quark in einen anderen Flavour umwandeln?
schwache Wechselwirkung
Eine solche Umwandlung ist nur möglich, wenn sich dabei die elektrische Ladung ändert; beschrieben wird sie durch den Austausch eines virtuellen W-Bosons.
Q 25Wo zeigten Experimente 1968, dass das Proton kein Elementarteilchen ist?
SLAC
Mit tief inelastischer Streuung fand man im Proton viel kleinere, punktförmige Objekte, die später als Up- und Down-Quarks identifiziert wurden.
Q 26Über welches Prinzip ist die klassische Mechanik als Grenzfall in der Quantenphysik enthalten?
Korrespondenzprinzip
Auch die Relativitätstheorie schließt die klassische Mechanik auf diese Weise ein; beide Theorien haben daher einen größeren Gültigkeitsbereich.
Q 27Wie viel tragen die drei Valenzquarks etwa zur gesamten Masse eines Protons bei?
9 MeV/c²
Insgesamt hat ein Proton etwa 938 MeV/c². Der große Rest stammt nicht aus den Valenzquarks selbst, sondern aus dem Kraftfeld, das sie zusammenhält.
Q 28Welchen Begriff prägte Richard Feynman für die punktförmigen Objekte im Proton?
Partonen
Physiker zögerten anfangs, die 1968 entdeckten Objekte eindeutig mit Quarks gleichzusetzen; der Begriff blieb auch später als Sammelbegriff in Gebrauch.
Q 29Wer leitete das Team, das 1977 am Fermilab das Bottom-Quark beobachtete?
Leon Lederman
Der Fund galt zugleich als starker Hinweis auf ein weiteres, noch unentdecktes Quark: Ohne Partner wäre das Bottom-Quark allein geblieben.
Q 30Welche Matrix beschreibt die relativen Tendenzen aller Flavour-Umwandlungen von Quarks?
Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix
Die 3×3-Matrix zeigt: Jedes Quark hat eine Vorliebe, sich in das Quark seiner eigenen Generation zu verwandeln.