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Physik mit Positronen 2
Physics with Positrons 2

Modul PH2076

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 2019 (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 2019SS 2018SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH2076 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • 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 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2076 ist Christoph Pascal Hugenschmidt.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul baut auf die dem Modul Physik mit Positronen I (PH2075) auf, worin zuletzt die Messung der Positronenlebensdauer vorgestellt wurde. Im Vergleich hierzu wird zunächst auf Messungen der Elektronenimpulsverteilungen und der Elementverteilungen um Defekte mit der (koinzidenten) Doppler-Verbreiterungsspektroskopie eingegangen. Mit höherer Impulsauflösung lässt dich die elektronische Struktur (Fermi-Flächen) von Festkörpern bestimmen, indem die Winkelkorrelation der Annihilationsstrahlung gemessen wird. Die Vorteile dieser Methode insbesondere unter Verwendung des Positronenspins werden mit komplementären Techniken verglichen. Danach werden hochsensitive Positronenmethoden zur Strukturmessung und Elementanalyse von Oberflächen vorgestellt. Es werden Grundlagenexperimente zu leptonischen Bindungszuständen mit Positronen und Anwendungen in der Atomphysik diskutiert. Schließlich werden Prozesse zur Herstellung von Anti-Wasserstoff und Messungen daran erläutert. Hierzu werden exemplarisch aktuelle Forschungsergebnisse diskutiert und ein Ausblick zu künftigen Experimenten gegeben.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  • Experimente zur Detektion von Kristalldefekten zu erklären
  • zu erläutern, wie sich mit Positronen Fermi-Flächen messen lassen
  • Experimente zur Elementkonzentration an Oberflächen vorzustellen
  • Grundzüge zur Positronenbeugung an Oberflächen zu erklären
  • Vorteile von spinaufgelösten Messungen zu nennen
  • die Produktion und Messungen mit Positronium und dem negativ geladenen Positronium-Ion zu erklären
  • Grundlagenexperimente mit Anti-Wasserstoff zu skizzieren

Voraussetzungen

Das Modul baut maßgeblich auf Vorkenntnisse aus dem Modul Physik mit Positronen I (PH2075) auf. Sonst sind keine weiteren Vorlesungen zwingend nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Physik mit Positronen 2 Hugenschmidt, C. Do, 08:00–10:00, PH II 227

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden die Inhalte durch Vortrag der theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. Dabei wird insbesondere mit Querverweisen und mit der Erläuterung komplementärer Messmethoden die Brücke zu verschiedenen Themenbereiche geschlagen. In der Vorlesung werden anhand von Problembeispielen Berechnungen und exemplarisch Abschätzungen durchgeführt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt. Hierdurch wird das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen der Studierenden gefördert. Die Vorlesungsunterlagen enthalten Hyperlinks und Referenzen zur einschlägigen Literatur, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche fördern sollen.

Medienformen

Vortrag mit Beamerpräsentation, Tafelarbeit und Diskussion; Vorlesungsunterlagen als pdf-Dateien, ergänzende Literatur

Literatur

Standard-Lehrbücher der Festkörper- und Kernphysik wie zum Beispiel:

  • C. Schaefer L. Bergmann. Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 6: Festkörper. Gruyter, (2005);

  • Neil W. Ashcroft and N. David Mermin. Solid State Physics. Saunders College, Fort Worth, (2001);

  • G. Schatz and A. Weidinger. Nukleare Festkörperphysik, B. G. Teubner, (1997);

  • Theo Mayer-Kuckuk. Kernphysik. Teubner, Stuttgart, (1984);

Zur Positronenphysik:

  • P. Coleman, Positron Beams and Their Applications, World Scientific, (2000).

  • Auf einschlägige Review-Artikel wird in der Vorlesung verwiesen.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und grundlegenden Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Beschreiben Sie den Aufbau zur Winkelkorrelationsmessung der Annihilationsstrahlung.
  • Wie kann man Spin-aufgelöste Messungen machen?
  • Wie wird Anti-Wasserstoff hergestellt?

Wiederholbarkeit

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

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