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Relativität, Teilchen und Felder
Relativity, Particles, and Fields

Modul PH2040

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 2018 (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 2018SS 2017SS 2016WS 2013/4SS 2011

Basisdaten

PH2040 ist ein Semestermodul in Englisch oder Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

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

  • Wahlpflichtkatalog "Theorie" im Masterstudiengang Physik (Kern-, Teilchen- und Astrophysik)
  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

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)
300 h 90 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2040 ist Alejandro Ibarra.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Spezielle Relativitätstheorie
  • Das Prinzip der kleinsten Wirkung
  • Kanonische Quantisierung freier Felder
  • Wechselwirkende Felder
  • Quantenelektrodynamik

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage:

  1. Die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie und deren Anwendung zu verstehen.
  2. Das Prinzip der kleinsten Wirkung und das Noether-Theorem im Kontext der Feldtheorie zu verstehen.
  3. Die Feldgleichungen und die erhaltenen Größen von einer gegebenen Lagrange-Dichte zu berechnen.
  4. Das freie Skalarfeld, das Dirac-Feld sowie das elektromagnetische Feld zu quantisieren.
  5. Systeme mit wechselwirkenden Feldern zu quantisieren.
  6. Feynman-Diagramme zu zeichnen und die Feynman-Regeln für wechselwirkende Systeme abzuleiten.
  7. Streuquerschnitte und Zerfallsraten in einfachen Prozessen der Yukawa-Theorie und der Quantenelektrodynamik zu berechnen.

Voraussetzungen

keine Angabe

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert, dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Physik aufgezeigt. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen gefördert.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen und (Rechen-)Aufgaben die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Medienformen

Vorlesung, Tafelanschrieb, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit.

Literatur

An Introduction to Quantum Field Theory. M. Peskin, D. Schroeder.

The Quantum Theory of Fields (Vol.1). S. Weinberg.

Quantum Field Theory. L. Ryder.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Berechnen Sie die Feldgleichungen aus einer gegebenen Lagrange-Dichte.
  • Berechnen Sie den Streuquerschnitt für  den Prozess  e+ e-> mu+ mu-

Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.

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.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus dem bestehen der freiwilligen Zwischenklausur während des Semesters

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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