Technische Universität Ilmenau

Relativity Theory and Elementary Particle Physics - Modultafeln of TU Ilmenau

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module properties module number 200399 - common information
module number200399
departmentDepartment of Mathematics and Natural Sciences
ID of group2421 (Theoretical Physics I)
module leaderProf. Dr. Erich Runge
languageDeutsch
term Wintersemester
previous knowledge and experience

Quantenmechanik, Elektrodynamik, Mechanik (Lagrange-Formalismus)

learning outcome

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".

content
  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

 

media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation

Tafel, Power-Point-Präsentation

literature / references

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

evaluation of teaching
Details reference subject
module nameRelativity Theory and Elementary Particle Physics
examination number2400750
credit points5
SWS4 (4 V, 0 Ü, 0 P)
on-campus program (h)45
self-study (h)105
obligationobligatory module
examoral examination performance, 30 minutes
details of the certificate
alternative examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants