Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2
Nuclear, Particle, and Astrophysics 2

Modul PH0015 [KTA Expert 2]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2017 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH0015 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Pflichtmodule im Bachelorstudiengang Physik (6. Fachsemester, Vertiefung KTA)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
270 h 90 h 9 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH0015 ist Bastian Märkisch.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

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

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul verfügen die Studierenden strukturiertes Wissen über die Grundlagen der Kern-, Teilchen- und Astrophysik und sind in der Lage die Funktionsweise und Fragestellungen moderner Teilchenphysik-Experimente zu verstehen. Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse der elementaren Bestandteile der Materie und ihrer Wechselwirkungen, sowie zusammengesezten Systemen wie Mesonen, Baryonen und Kernen. Sie sind desweiteren in der Lage die theoretischen Grundlagen des Standardmodells der Teilchenphysik auf einfache Phänomene anzuwenden.

Voraussetzungen

[PH0014]

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 6 Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2 Märkisch, B. Vairo, A. Di, 14:00–16:00, PH HS2
Mi, 08:30–10:00, PH HS2
Do, 14:00–16:00, PH HS2
Fr, 10:00–11:30, PH HS2
Fr, 12:00–14:00, PH HS2
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

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

Vorlesung: Frontalunterricht
Übung: Arbeitsunterricht (Übungsaufgaben rechnen), Diskussionen und weitergehende Erläuterungen zum Vorlesungsstoff

Medienformen

Tafelanschrieb bzw. Präsentation,
Beispielvideos (z.T. zum Download),
Vorlesungsmitschrift z.T. zum Download,
Übungsaufgaben (Fallbeispiele) und Lösungen zum Download

Literatur

B. Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche, W. Rodejohann, Teilchen und Kerne (Springer 2013)
B.R. Martin and G. Shaw, Particle Physics (Wiley 2008)
C. Berger, Elementarteilchenphysik: Von den Grundlagen zu den modernen Experimenten (Springer-Lehrbuch, 2014)

F. Halzen and A. D. Martin Quarks and Leptons: an Introductory Course in Modern Particle Physics
O. Nachtmann, Elementary Particle Physics: Concepts and Phenomena (Springer)
J.F. Donoghue, E.Golowich and B.R.Holstein, Dynamics of the Standard Model
C.Quigg, Gauge Theories of the Strong, Weak, and Electromagnetic Interactions

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 40 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Welche Voraussetzungen müssen im frühen Universum gegeben sein um eine Asymmetrie zwischen Materie und Anti-Materie zu erhalten?
  • Welche Energie wird bei der Fusion von Deuterium und Wasserstoff zu Tritium frei?
  • Erläutern Sie die Funktionsweise und Besonderheit der Tumortherapie mit Ionenstrahlen.
  • Das Quarkmodell beschreibt Hadronen als gebundene Zustände von Konstituentenquarks bzw. -antiquarks. Aus welchen Kombinationen von Quarks und Antiquarks sind Mesonen und Baryonen und ihre Antiteilchen jeweils aufgebaut?
  • Was sind die Teilchen und Symmetrien der Theorie, die die starke Wechselwirkung im Standardmodell beschreibt?
  • Nennen Sie experimentelle Gegebenheiten, die drei Farbladungen unterstützen.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2 (Block2A)
Mi, 4.10.2017 bis 5.9.2017
Mi, 4.10.2017 bis 5.9.2017

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.