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.

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 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2076 ist Christoph Pascal Hugenschmidt.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Physik mit Positronen mit seinen Anwendungen in der Atomphysik und insbesondere in den Materialwissenschaften, der Festkörper- und Oberflächenphysik. Nach einem historischen Abriss werden unterschiedliche Techniken vorgestellt, wie Positronenquellen und mono-energetischer Positronenstrahlen hergestellt werden. Die Wechselwirkung von Positronen mit Materie wird beschrieben, um aufzuzeigen, wie Positronen als Sondenteilchen genutzt werden, um auf atomarer Skala Kristalldefekte untersuchen zu können. Anhand von Oberflächenuntersuchungen wird aufgezeigt, welche spezifischen Unterschiede zu Techniken bestehen, bei denen Elektronen eingesetzt werden. Danach wird ein systematischer Überblick über Kristalldefekte sowie die Charakterisierung des freien Volumen amorpher Festkörper gegeben. Daraufhin werden verschiedene Strahlungs- und Teilchendetektoren vorgestellt und ihr Einsatz für Positronenexperimente diskutiert. Schließlich werden verschiedene Spektrometer vorgestellt, mit denen sich Elektronenimpulsverteilungen, Defekttypen und –konzentrationen, Elementverteilungen um Defekte, Oberflächen sowie fundamentale Eigenschaften des Positroniums untersuchen lassen. Hierbei werden exemplarisch aktuelle Forschungsergebnisse diskutiert.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage 1) die Wechselwirkung von Positronen und Gammastrahlung mit Materie zu verstehen und zu erklären 2) Teilchen- und Strahlungsdetektoren vorzustellen, 3) die Herstellung von Positronenstrahlen sowie die elektrostatische und magnetische Strahlführung zu erklären 4) die Funktionsweise von Positronenspektrometern und komplementäre Messmethoden zu erklären 5) Kristallfehler zu beschreiben und Positronentechniken zu benennen, die zu deren Untersuchung angewendet werden 6) die Messung der elektronischen Struktur von Materialien zu erklären 7) die Produktion und Messungen mit Positronium zu erklären 8) Asuwahl an exotischen Grundlagenexperimenten mit Antiteilchen

Voraussetzungen

Es wird der vorherige Besuch des Moduls „Physik mit Positronen I“ empfohlen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Physik mit Positronen 2 Hugenschmidt, C. Montag, 10:00–12:00

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Diskussion.

Medienformen

begleitende Internetseite, ergänzende Literatur, Präsentation als pdf-Dateien.

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).

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.

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.