Modulinhalte Kern-, Teilchen- und Astrophysik [PH0014+PH0015] (vorläufiger Entwurf)

Der Studienplan der Vertiefungsrichtung Kern-, Teilchen- und Astrophysik (KTA) des Bachelorstudiengangs Physik sieht im fünften Semester das Modul [PH0014] Kern-, Teilchen- und Astrophysik 1 und in der ersten Hälfte des sechsten Semester das kompakte Modul [PH0015] Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2 vor.

Parallel wird für Bachelorstudenten, die ihr Studium im KTA-Masterprogramm fortführen wollen, im fünften Semester die Vorlesung "Quantemechanik 2" angeboten.

Diese Expert-Module in der Vertiefungsrichtung werden im fünften Semester durch ein Intro-Modul in Physik der kondensierten Materie [PH0019] ergänzt.

Kern-, Teilchen- und Astrophysik 1 [PH0014]

Das Expert-Modul KTA 1 [PH0014] im fünften Semester hat einen Umfang von 4 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung.

Experimentelle Grundlagen

• Prinzipien der Teilchenbeschleuniger
• Nachweismethoden in der Kern- und Teilchenphysik

Theoretische Konzepte

• Symmetrien
• Streuung und Wirkungsquerschnitte
• Klein-Gordon- und Dirac-Gleichung
• Grundlagen der Quantenelektrodynamik

Elektromagnetische Wechselwirkungen

• Elektronstreuung und Formfaktoren
• Tiefinelastische Streuung und Strukturfunktionen
• Das Partonmodell

Die starke Wechselwirkung

• Grundzüge der Gruppentheorie
• Grundlagen der Quantenchromodynamik
• Aufbau und Eigenschaften der Hadronen
• Quarks und Gluonen in Hochenergiereaktionen
• Experimentelle Tests der QCD
• Grundzüge effektiver Feldtheorien

Die Schwache Wechselwirkung

• Schwache Zerfälle und Paritätsverletzung
• V-A Theorie
• Experimenteller Nachweis von W- und Z-Bosonen
• Neutrinostreuung
• Standardmodell und Higgs-Mechanismus
• Ideen für Physik jenseits des Standardmodells

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Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2 [PH0015]

Das Expert-Modul KTA 2 [PH0015] wird in kompakter Form (8 SWS Vorlesung, 2 SWS Tutorium, 2 SWS Übung) während der ersten Hälfte des sechsten Semesters gelesen. Das Tutorium dient zur Klärung allgemeiner Fragen von Studierenden und zur Verknüpfung der Vorlesungsinhalte mit aktuellen Forschungsthemen.

Physik der Quark- und Leptonflavours

• Yukawa-Kopplungen und die CKM-Matrix
• Flavouroszillationen im neutralen Kaon-/B-Meson-System
• CP-Verletzung
• Neutrino-Oszillationen

Kernphysik

• Nukleon-Nukleon-Wechselwirkungen und Deuteron
• Kernphysikalische Modelle
• Radioaktivität
• Kerndeformationen, kollektive Phänomene
• Kernreaktionen
• Hochenergie-Kernphysik
• Anwendungen der Kernphysik

Astrophysik

• Kernfusion und Sternentwicklung
• Elementenstehung und Grundlagen der nuklearen Astrophysik
• Grundlagen der Kosmologie