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Quark-Gluon-Plasma: Untersuchung eines extremen Aggregatzustands am LHC
Quark-Gluon Plasma: a study of an extreme state of matter at LHC

Modul PH2278

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

PH2278 ist ein Semestermodul in Englisch auf 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 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2278 ist Laura Fabbietti.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Few microseconds after the Big Bang, the universe was filled with an extreme state of matter called Quark-Gluon Plasma. This state of matter consists of deconfined quarks and gluons, interacting dominantly via the strong nuclear force, one of the four fundamental forces in nature. The Quark-Gluon Plasma does not exist at ordinary temperatures and energy densities, where the building blocks of matter are composite particles, baryons (made up of three quarks) and mesons (made up of one quark and one antiquark). In collisions of heavy ions at the Large Hadron Collider the Quark-Gluon Plasma can be produced. Therefore, by producing and studying the properties of Quark-Gluon Plasma in heavy-ion collisions we are essentially recreating and studying the conditions which existed in the distant past of our universe and shedding light on its evolution.

This module introduces the most important concepts of Quark-Gluon Plasma and heavy-ion physics, including also the basics of Quantum ChromoDynamics, which is the successful fundamental theory of strong nuclear force. The topics to be covered include: kinematic variables in heavy-ion collisions, determination of collision geometry (centrality), two- and multi-particle correlation techniques, collective phenomena, femtoscopy, jet suppression, di-leptons, direct photons, quarkonia, transport coefficients, confinement and asymptotic freedom, QCD phase diagram... Since currently one of the most informative physical phenomena in the exploration of Quark-Gluon Plasma properties in heavy-ion collisions is collective anisotropic flow, a special focus will be given to its explanation, both from theoretical and experimental point of view. The most important experimental findings to date on Quark-Gluon Plasma properties will be reviewed.

Lernergebnisse

After successful participation in the module the students are able to - understand the basic properties of an extreme state of matter, Quark- Gluon Plasma, - apply and interpret various physical phenomena specific for heavy-ion collisions to constrain its fundamental properties. - know some state-of-the-art experimental techniques, e.g. multi- particle correlation techniques and femtoscopy, - link specific observables emerging from these techniques with the fundamental properties of Quark-Gluon Plasma.

Voraussetzungen

No preconditions in addition to the requirements for the Master’s program in Physics.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Quark-Gluon-Plasma: Untersuchung eines extremen Aggregatzustands am LHC Bilandzic, A.
Leitung/Koordination: Fabbietti, L.
Do, 14:00–16:00, PH 2024

Lern- und Lehrmethoden

The content of the lecture is delivered through presentation, assuming no prior knowledge on the subject. Both theoretical and experimental aspects of the field will be addressed in equal amount. Students will be challenged to participate interactively in the course by optionally selecting one topic not covered in the main lecture, and presenting it in a form of a 20min seminar.

In total there will be 14 days of lectures, each lecture lasting 2x45min. One day is reserved for student seminars.

Medienformen

PowerPoint presentation projected from laptop. Blackboard for additional clarifications.

Literatur

J. Bartke, 'Introduction to Relativistic Heavy Ion Physics

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:

  • Beschreiben Sie ein Beobachtungsgröße bei Schwerionenkollisionen, mit der die Eigenschaften eines Quark-Gluon-Plasmas eingeschränkt werden können.
  • Was sind multipartikuläre azimutale Korrelationen und wie können sie bei der Messung von anisotropen Strömungsphänomenen eingesetzt werden?
  • Was ist die Femtoskopietechnik bei hochenergetischen Atomkollisionen?
  • Wie können wir mit dem Glauber-Modell die Ausgangsgeometrie von Schwerionenkollisionen beschreiben?

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 dem bestehen der freiwilligen Zwischenklausur während des Semesters

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Quark-Gluon-Plasma: Untersuchung eines extremen Aggregatzustands am LHC
Mo, 4.2.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor So, 24.03.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before Sun, 2019-03-24. bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 3.2.2019)
Di, 26.3.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin von Mo, 25.03.2019 bis Sa, 27.04.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date from Mon, 25.03.2019 till Sat, 27.04.2019. bis 25.3.2019
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