Astroteilchenphysik 1
Astro Particle Physics 1

Modul PH2073

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 WS 2010/1

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

verfügbare Modulversionen
WS 2016/7WS 2015/6WS 2010/1

Basisdaten

PH2073 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)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2073 in der Version von WS 2010/1 war Lothar Oberauer.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

0.1. Was ist Astroteilchenphysik?
0.2. Einheiten, Längen, Größenordnungen
1. Grundlagen der Kosmologie
1.1. Robertson-Walker-Metrik
1.2. Expansion des Universums
1.2.1. Hubble-Gesetz
1.2.2. Lösung für R(t) in einem materiedominierten Universum
1.2.3. Friedmann-Gleichungen
1.2.4. Weitere, wichtige Lösungsbeispiele
1.3. Zustandsgleichungen: Druck-Dichte
1.4. Lichtausbreitung und Rotverschiebung
1.5. Alter des Universums
1.6. Bedeutung der kosmologischen Konstante
2. Die Entstehung der Elemente
2.1. Thermodynamische Betrachtung des frühen Universums
2.2. Vorgänge im frühen Universum
2.3. Die Bildung der leichten Elemente (Primordiale Nukleosynthese)
2.3.1. Ausfrieren der Neutronen
2.3.2. Synthese der leichten Elemente
2.3.3. Wovon hängt die 4He-Häufigkeit ab?
2.4. Stellare Elementsynthese – Entstehung solarer Neutrinos
2.5. Die Entstehung schwerer Elemente in Supernovae
3. Neutrinonachweis und Neutrinoeigenschaften
3.1. Beobachtung solarer Neutrinos
3.1.1. Radiochemische Experimente
3.1.2. Wasser-Cherenkov-Detektoren
3.1.3. Borexino (ultrareiner Flüssigszintillator)
3.2. Neutrino-Oszillationen im Vakuum
3.2.1. Zwei-Flavour-Oszillationen
3.2.2. Drei-Flavour-Oszillationen
3.3. Neutrino-Oszillationen in Materie konstanter Dichte
3.4. Neutrino-Flavourübergang in Materie variabler Dichte (MSW-Effekt)
3.5. Bestimmung der Parameter … aus den solaren Neutrinoexperimenten
3.6. Experimente mit Reaktorneutrinos
3.6.1. Empfindlichkeit von Oszillationsexperimenten
3.6.2. Reaktor-Antineutrinos und deren Nachweis
3.6.3. Ergebnisse
3.7 Experimente zur Bestimmung der Neutrinomasse
3.8 Der neutrinolose Doppelbetazerfall
3.9 Kosmologische Neutrinos und Strukturbildung

Lernergebnisse

After successful completion of this module, the student is able to

Voraussetzungen

keine Angabe

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Astroteilchenphysik 1 Mertens, S. Di, 08:30–10:00, PH HS3
UE 2 Übung zu Astroteilchenphysik 1
Leitung/Koordination: Mertens, S.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

keine Angabe

Medienformen

keine Angabe

Literatur

L. Bergström, A. Goobar: Cosmology and Particle Astrophysics (Springer)
C. Grupen: Astroteilchenphysik (Vieweg)
H. Klapdor-Kleingrothaus, K. Zuber: Teilchenastrophysik (Teubner Studienbücher), 1997
D. Perkins: Particle Astrophysics (Oxford University Press)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

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

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2074: Astro Particle Physics 2 / Astroteilchenphysik 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

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.