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 2018
Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.
verfügbare Modulversionen | |||
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SS 2019 | SS 2018 | SS 2017 | SS 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.
Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltungen | Umfang (ECTS) |
---|---|---|
150 h | 30 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2076 in der Version von SS 2018 war 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
Art | SWS | Titel | Dozent(en) | Termine |
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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.