Teilchenphysik mit höchstenergetischen Beschleunigern
Particle Physics with Highest Energy Particle Colliders

Modul PH2081

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 2017/8 (aktuell)

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

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8WS 2010/1

Basisdaten

PH2081 ist ein Semestermodul in Deutsch oder 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 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2081 ist Siegfried Bethke.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die moderne experimentelle Teilchenphysik an höchstenergetischen Beschleunigern. Es behandelt:
- Aufbau und Technologie höchstenergetischer Collider (Tevatron, Large Hadron Collider)
- Detektorsysteme für Collider-Experimente, Einführung in die Detektorphysik
- Aktuelle Themen der Teilchenphysik innerhalb und jenseits des Standardmodells, mit vertiefenden Diskussionen der experimentellen Methoden, unter anderem:Higgs, Top, Starke und schwache Wechselwirkung, Supersymmetrie und andere Erweiterungen des Standard-Modells
- Ausblick auf zukünftige Projekte in der beschleunigerbasierten Teilchenphysik. 

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage
1) Die Konzepte moderner Beschleuniger und Beschleunigerexperimente zu verstehen
2) Den Nachweis von Teilchen mit Detektoren, sowie die Wechselwirkung von Teilchen mit Materie zu beschreiben
3) Die Physik des Standardmodells der Teilchenphysik, mit Schwerpunkt auf aktuelle experimentelle Ergebnisse, zu diskutieren
4) Motivation und Ideen für Physik jenseits des Standardmodells, sowie die experimentellen Strategien zur Suche nach neuer Physik, zu beschreiben. 

Voraussetzungen

Einführungsvorlesung in Kern-, Teilchen- und Astrophysik.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit

Medienformen

begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Literatur

Wird in der Vorlesung bekannt gegeben.

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 überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Beschreiben Sie die Funktionsweise und die wichtigsten Elemente von modernen Teilchenbeschleunigern
  • Wie wird die Energie von Teilchen in einem Collider-Experiment gemessen?
  • Wie wird der Aufbau von Protonen beschrieben?
  • Wie werden Higgs-Bosonen am LHC erzeugt, und wie zerfallen sie?
  • Welche offenen Fragen des Standardmodells der Teilchenphysik könnten durch Supersymmetrie gelöst werden?

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.