Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie
General Relativity and Cosmology

Modul PH2043

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.

Basisdaten

PH2043 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

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 110 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2043 ist Alejandro Ibarra.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

1. Einführung in die Differentialgeometrie
2. Das Äquivalenzprinzip. Gravitation. Die Einsteinschen Feldgleichungen. Der Newtonsche Grenzfall.
3. Die Schwarzschild-Metrik. Schwarze Löcher.
4. Die lineare Näherung. Gravitationswellen.
5. Kosmologie: Homogenität und Isotropie, die Robertson-Walker-Metrik.
6. Die Friedmann-Gleichung. Die Hubble-Konstante. Das expandierende Universum.

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage:
1. Die Krümmung der Raumzeit als Ursprung der Gravitation zu verstehen.
2. Die klassischen Tests der allgemeinen Relativitätstheorie zu beschreiben: Lichtablenkung, Periheldrehung und gravitative Rotverschiebung.
3. Die physikalischen Grundlagen schwarzer Löcher zu verstehen.
4. Die Grundeigenschaften von Gravitationswellen zu verstehen.
5. Die verschiedenen Phasen des expandierenden Universums zu beschreiben und die Expansionsrate in Abhängigkeit der Hubble-Konstanten herzuleiten.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 6 General Relativity and Cosmology Ibarra, A.
Mitwirkende: Ingenhütt, S.Rappelt, A.
Montag, 12:00–14:00
Dienstag, 08:00–10:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vorlesung, Präsentation, Tafelanschrieb, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit.

Medienformen

Übungsblätter

Literatur

  • Spacetime and Geometry, S.Carroll
  • Cosmology, S. Weinberg.
  • The Early Universe, E. Kolb, S. Turner

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer schriftlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 40 Minuten.

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 Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie
Do, 13.4.2017, 11:00 bis 13:00 Physik I: 2503
bis 3.4.2017 (Abmeldung bis 6.4.2017)
Mi, 15.2.2017, 10:30 bis 12:30 Physik I: 2502
bis 15.1.2017 (Abmeldung bis 8.2.2017)

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.