Relativity Theory and Elementary Particle Physics - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Quantenmechanik, Elektrodynamik, Mechanik (Lagrange-Formalismus)

Die Studierenden sind nach der Vorlesungen mit den vielschichtigen Herangehensweisen an die Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie und der relativistischen Quantenfeldtheorie vertraut. Die Studierenden kennen diese Grundlagen und deren Anwendung in der Elementarteilchenphysik als Grundlage von unserem Verständnis der Welt im "ganz Großen" und "ganz Kleinen".

1. Spezielle Relativitätstheorie
   • Raumzeit: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, k-Kalkül
   • Lorentztransformationen: Inertialsysteme, Lichtkegel, Zeitdilatation, Längenkontraktion, Zwillingsparadox
   • Minkowskiraum: Eigenzeit, relativistische Geschwindigkeitsaddition,
   • Lorentzgruppe: Drehgruppe SO(3), eigentliche Lorentztrabnsformation, Raum- und Zeitspiegelung
   • Relativistische Lagrangemechanik
2. Relativistische Quantenmechanik
   • Korrespondenzprinzip
   • Klein-Gordon-Gleichung: Lagrangedichte, Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren, Mikrokausalität, Kommutationsregel, Bosonen
   • Geladene Spin-0 Teilchen: Ladungskonjugation, Antiteilchen, Eichinvarianz
   • Maxwellgleichungen: Kovariante Darstellung, Lagrangedichte des e.m. Feldes, Coulomb- und Lorentz-Eichungen, Zweite Quantisierung.
   • Dirac-Gleichung: Dirac-matrizen, Spinoren, Pauli-Paramagnetismus, Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren, nicht-relativistischer Grenzfall, LS-Kopplung und Darwinterm.
   • Spin-Statistik Theorem: Mikrokausalität, (Anti-)Kommutationsregel, Fermionen
3. Quantenelektrodynamik
• Streuquerschnitte und Feynmangraphen
• Mott- und Elektron-Myon-Streuung
• Der e⁺e^- ? µ⁺µ^- Prozess
• Møller- und Bhabbha-Streuung,
• Comptonstreuung, Paarerzeugung und Annihilation
• Renormierung und 'running coupling constant'
• g-2 Experimen
4. Quantenchromodynamik (QCD)
• Hadronen vs. Leptonen
• Baryonen und Mesonen
• Die SU(3) Flavor-Gruppe - Oktetts und Dekupletts
• Quarks und Gluonen
• Die SU(3) Eichgruppe
• Elektron-Nukleon-Streuung
• Der e⁺e^- ? q ¯q Prozess
• pp - Streuung und Drell-Yan Prozesse
• Assymptotische Freiheit und Confinemen
5. Glashow-Salam-Weinberg-Theorie (GSW)
• Fermitheorie der schwachen Wechselwirkung
• Die SU(2) Eichgruppe des schwachen Isospins
• geladene und neutrale Ströme, W und Z-Bosonen
• Paritätsverletzung in der schwachen Wechselwirkung
• Vereinigung von QED und schwacher Wechselwirkung
• Der Higgsmechanismus und das Higgsboson
• Kosmische Inflation
6. Quantenflavordynamik (QFD)
• Schwache Zerfälle der Hyperonen
• K-Mesonen und CP-Verletzung
• Die CKM-Matrix
• Neutrinooszillationen
• Zeitumkehrsymmetrie und Kosmologie
7. Jenseits des Standardmodells
• Zusammenfassung des Standardmodells
• Running coupling constants und die große Vereinheitlichung (GUT)
• Supersymmetrie (SUSY)
• Dunkle Materie und Dunkle Energie
• Anmerkungen zu allgemeiner Relativitätstheorie, Quantengravitation und Stringtheorie

Tafel, Power-Point-Präsentation

Otto Nachtmann, Elementarteilchenphysik - Phänomene und Konzepte, Springer Vieweg 1986, 49,99 ?

PD Dr. Wichard J. D. Beenken