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Teaching

Summer Term 2022

Integrated Course 3: Quantum Field Theory, Nuclear and Particle Physics

Dozent/in

Angaben

Zeit und Ort:

Teilnahme nur nach Genehmigung / Participation subject to permission

  • Mo 11:00-14:00 Uhr, TL 1.140
  • Di 10:00-12:00 Uhr, SR 01.683
  • Mi 10:00-12:00 Uhr, SR 01.683
  • Fr 11:30-14:00 Uhr, SRTL (307)
  • Mo 12:00-14:00 Uhr, Zoom-Meeting
  • Fr 11:30-13:30 Uhr, Zoom-Meeting

Voraussetzungen / Organisatorisches

Nur für Teilnehmer am Forschungsstudiengang oder auf individuelle Genehmigung

Inhalt

Der Kurs besteht aus einer Theorie-Vorlesung in Quantenfeldtheorie und einer Experimentaphysik-Vorlesung in Kern- und Teilchenphysik.


Die Inhalte der *Kern- und Teilchenphysik* sind:

- Kerne: Aufbau, Masse, Bindungsenergie
- Kernmodelle
- Kernzerfall und -spaltung, Kernkraftwerke
- Streuprozesse, Rutherford-Streuung, Formfaktoren
- Elektron-Nukleon-Streuung (elastisch, Resonanzanregung, tiefinelastisch)
- Elementare Fermionen, Dirac-Gleichung
- Wechselwirkungen, Feynmangraphen und -regeln, lokale Eichinvarianz
- Elektromagnetische Wechselwirkung in Experimenten
- Starke Wechselwirkung, QCD, laufende Kopplungskonstante, Confinement, Asymptotic freedom, Experimente zu starken WW, Hadron-Multipletts
- Schwache Wechselwirkung, Paritätsverletzung, Quark-Mischung und CKM-Matrix, CP-Verletzung, pi- und µ-Zerfall, e^+^e^-^ Streuung auf Z-Resonanz
- Neutrinophysik
- Standardmodell: Elektroschwache Vereinigung und Higgs-Mechanismus


Kleine Änderungen sind noch möglich.


Die Inhalte der *Quantenfeldtheorie* sind:

- Motivation der Quantenfeldtheorie
- Von punktförmigen Teilchen zu Feldern
- Klasssische Feldtheorie
- Kurzer Überblick über klassische Feldtheorie einschließlich der Lagrange- und Hamilton-Formulierung klassischer Feldtheorien in flacher Minkowski-Raumzeit
- Relativistisce Quantenmechanik
- Allgemeine Diskussion, wie nicht-relativistische Quantenmachanik im Kontext der speziellen Relativitätstheoe formuliert werden kann und welche konzeptionellen Probleme entstehen, wenn man die Standard-Einteilcheninterpretation der nichtrelativistischen Quantenmechanik aufrechterhalten will
- Darstellungstheorie der Lorentz- und Poincare-Gruppen
- Endlichdimensionale Skalar-, Vektor-, Tensor- und Spinordarstellungen der Lorentz-Gruppe
- Spinor-Rechnung
- Unendlichdimensionale Darstellungen: Feld-Darstellungen
- Endlich- und unendlich-dimensionale Darstellungen der Poincare-Gruppe
- Quantisierung freier Felder
- Darstellung der Poincare-Gruppe auf einem 1-Teilchen Hilbertraum
- Mehrteilchenzustände: Bosonischer und fermionischer Fock-Raum
- Kanonische Quantisierung freier reeller und komplexer Skalarfelder
- Kanonische Quantisierung von Spinorfeldern
- Kanonische Quantisierung von Vektorfeldern: Maxwell- und Proca-Felder
- Gupta-Bleuler Formalismus
- Wightman-Axiome
- Quantisieruing welchselwirkender Feldtheorien
- Wechselwirkungsbild
- Dyson-Reihe und Störungsrechnung
- S-Matrix
- Feynman-Regeln im Orts- und Impulsraum für phi^4^-Theorie und QED
- Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten
- Gell-Mann-Low Formel
- Higgs-Mechanismus
- Renormierung