Von Quarks zu Hadronen: nieder- und mittelenergetischer Bereich
From Quarks to Hadrons: Low and Intermediate Energy Regime

Modul PH2214

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 2017 (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 2017SS 2015

Basisdaten

PH2214 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

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 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2214 ist Jan Michael Friedrich.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Vorlesung spannt den Bogen von den ersten noch sehr einfach aufgebauten, aber wegweisenden Experimenten zur Erforschung der Kernkräfte zu den aufwändigen modernen Aufbauten, mit denen aktuell die noch unzureichend bekannten Aspekte zur starken Wechselwirkung erforscht werden. Anhand der Messungen werden einige Schlüsselpublikationen genauer diskutiert, mit Fokus auf Prozesse bei mittleren Teilchenenergien, die von den fundamentalen Symmetrien sowie einem reichen Resonanzspektrum geprägt ist. Von besonderem Interesse ist hier die chirale Symmterie, welche eine systematische Störungsrechnung erlaubt mit großer Vorhersagekraft für laufende experimentelle Untersuchungen. Dies erlaubt eine indirekte und zur tiefunelastischen Streuung komplementäre Überprüfung der Quarkstruktur der stark wechselwirkenden Teilchen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage, Experimente und die zugrundeliegenden Prozesse mit stark wechselwirkenden Teilchen so zu verstehen, dass eine eigenverantwortliche Mitarbeit an solchen Experimenten möglich und gut vorbereitet ist. Die elementaren Wechselwirkungen von Protonen, Neutronen, Pionen und weiteren stark wechselwirkenden Teilchen können detailliert wiedergegeben werden und z.B. in Wirkungsquerschnitts-Abschätzungen für Experiment-Designs und in der Datenanalyse genutzt werden.

Voraussetzungen

Die vorausgegange erfolgreiche Teilnahme an einer Grundvorlesung zur Teilchenphysik bzw. Quantenmechanik ist sinnvoll, die elementaren Konzepte werden aber nochmals eingeführt.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Von Quarks zu Hadronen: nieder- und mittelenergetischer Bereich Friedrich, J. Mo, 10:00–12:00, PH 3268
Mo, 12:30–14:30, MW 2235
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 2 Übung zu Von Quarks zu Hadronen: nieder- und mittelenergetischer Bereich Friedrich, J.

Lern- und Lehrmethoden

Vorlesung und Übungsblätter

Medienformen

Präsentation wird in PDF zur Verfügung gestellt, Smartboard

Literatur

wird in der Vorlesung angegeben

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Wie gelang experimentell der Nachweis der ersten Vektor-Mesonresonanz?
  • Welche Eigenschaften dominieren die Streuquerschnitte von Nukleon-Nukleon bzw. Meson-Nukleon Streuung bei niedrigen Energien?
  • Auf welche Weise zeigt sich in den quasi-statischen Eigenschaften der Hadronen bereits die Quark-Gluon Unterstruktur?
  • Wie berechnet bzw. bestimmt man experimentell Pion-Pion Streuung bei niedrigen Energien, was sind die grundlegenden Symmetrieüberlegungen dazu?

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.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende 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.