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Fortgeschrittene Quantenfeldtheorie
Advanced Quantum Field Theory

Modul PH2185

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 (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 2018SS 2017SS 2014

Basisdaten

PH2185 ist ein Semestermodul in Englisch oder Deutsch 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 Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

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)
300 h 90 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2185 ist Andreas Weiler.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Regularisierungsgruppe (Fixpunkte, etc.)
  • Effektive Wirkung und effectives Potential
  • Spontane Symmetriebrechung, Goldstone-Bosonen
  • Nichtlineare Darstellung globaler Symmetrien, effektive Goldstone Lagrangedichten
  • Nicht-triviale klassische Feldkonfigurationen (Solitonen, Instantonen, etc. ) und deren Quantisierung
  • Anomalien (Chiralität, Eichung, Fermiondarstellungen)
  • Grundlagen der Supersymmetrie (N=1 Supersymmertrie-Algebra, Wess-Zumino Modell, etc.)
  • Spin 2-Felder, weak-field Quantisierung der Gravitation

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Absolvieren dieses Moduls, sind die Studierenden in der Lage

  • den Higgs-Mechanismus zu verstehen.
  • die quantenmechanischen Korrekturen klassischer Potentiale zu berechnen.
  • topologisch nicht-triviale Feldkonfigurationen, sowohl klassisch als auch quantenmechanisch zu verstehen.
  • Anomalien und die Aufhebung von Anomalien zu verstehen.
  • Supersymmetrische Theorien zu konstruieren.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 4 Fortgeschrittene Quantenfeldtheorie Weiler, A. Mi, 08:00–10:00, PH 3344
Do, 10:00–12:00, PH 3344
UE 2 Übung zu Fortgeschrittene Quantenfeldtheorie
Leitung/Koordination: Weiler, A.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Das Modul enthält eine Vorlesung und dazu begleitende Übungen.

In der Vorlesung werden die Inhalte (in der Regel) durch Tafelvortrag vermittelt. Der Fokus liegt auf theoretischen Grundlagen des Gebiets, Vorstellung der Methoden und beispielhaften Phänomenen. In den Hausaufgaben erfolgt die Vertiefung der Methoden durch eigene Anwendung auf Probleme des Gebiets. Es wird auf die Entwicklung des analytischen Denkvermögens und der rechentechnischen Fertigkeiten Wert gelegt. Die Besprechung der Hausaufgaben in der Übung (Gruppenübung) erfolgt unter Anleitung des Tutors durch die Studierenden selbst, um die Fähigkeit des schlüssigen, selbständigen Erklärens zu fördern.

Medienformen

Tafelvortrag, bei Bedarf ergänzt durch Folien/Präsentationen.

Literatur

  • Peskin & Schroeder, "An Introduction to Quantum Field Theory"
  • Pokorski, "Quantum Field Theory"
  • Bailin & Love, "Introduction to Gauge Field Theories"
  • Weinberg, "Quantum Theory of Fields" I-III
  • Shifman, "Advanced topics in Quantum Field Theory"
  • Nakahara, "Geometry, topology and physics"

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine schriftliche Klausur von 180 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Bestimmen Sie die Feynmanregeln einer QFT mit Scalar-, Fermion- oder Vektorfeldern und berechnen Sie den führenden Beitrag zum Streuquerschnitt eines 2->2 Prozesses.
  • Berechnen Sie eine 1-loop Schleifenkorrektur inkl. Regularisierung und Renormierung .
  • Integrieren Sie ein schweres Teilchen aus und bestimmen Sie die resultierende effektive Feldtheorie.
  • Bestimmen Sie den Noetherstrom und die Ward-Identitäten einer QFT mit Skalarfeldern in der fundamentalen Darstellung der SO(3).
  • Berechnen Sie die Beta-Funktion und bestimmen Sie ihr Verhalten.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus

  • der Bearbeitung von 50% der Aufgaben auf den Übungsblättern und
  • dem Präsentation von mindestens drei Teilaufgaben an der Tafel und
  • der regelmäßigen aktiven Teilnahme an den Übungsgruppen.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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