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Modulinhalte Kern-, Teilchen- und Astrophysik (Einführung) [PH0016] (vorläufiger Entwurf)

Der Studienplan der Vertiefungsrichtungen Kondensierte Materie (KM), Biophysik (BIO) und Applied and Engineering Physics (AEP) des Bachelorstudiengangs Physik sieht im fünften Semester das Modul [PH0016] Kern-, Teilchen- und Astrophysik (Einführung) (4 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung) vor. Im Folgenden ist ein vorläufiger Entwurf der Modulinhalte skizziert.

Experimentelle Grundlagen

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

Theoretische Konzepte

• Symmetrien
• Streuung und Wirkungsquerschnitte
• Klein-Gordon- und Dirac-Gleichung

Elektromagnetische Wechselwirkungen

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

Die starke Wechselwirkung

• Aufbau und Eigenschaften der Hadronen
• Quarks und Gluonen in Hochenergiereaktionen
• Experimentelle Tests der QCD

Die Schwache Wechselwirkung

• Schwache Zerfälle und Paritätsverletzung
• Experimenteller Nachweis von W- und Z-Bosonen
• Standardmodell und Higgs-Mechanismus
• Yukawa-Kopplungen und die CKM-Matrix

Kernphysik

• Radioaktivität
• Kernphysikalische Modelle
• Anwendungen der Kernphysik

Astrophysik

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