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Integrated Course 3: Quantum Field Theory, Nuclear and Particle Physics (IK-3)
- Dozentinnen/Dozenten
- Prof. Dr. Kristina Giesel, Prof. Dr. Uli Katz
- Angaben
- Vorlesung
8 SWS, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 16
nur Fachstudium, Sprache Englisch, Teilnahme nur nach Genehmigung / Participation subject to permission
Zeit und Ort: Mo 11:00 - 14:00, TL 1.140; Di, Mi 10:00 - 12:00, SR 01.683; Fr 11:30 - 14:00, SRTL (307); Mo 12:00 - 14:00, Zoom-Meeting; Fr 11:30 - 13:30, Zoom-Meeting; Bemerkung zu Zeit und Ort: Genauer Terminplan und Informationen zur Durchführung von Kurs und Vorbesprechung demnächst auf StudOn; Detailed schedule and further information on course and preliminary meeting will soon become available on StudOn
- 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
Klasssische Feldtheorie
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 phi4-Theorie und QED
Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten
Gell-Mann-Low Formel
Higgs-Mechanismus
Renormierung
- ECTS-Informationen:
- Title:
- Integrated course 3: Quantum field theory, nuclear and particle physics
- Credits: 16
- Prerequisites
- Participation restricted to members of the physics advanced study course or by individual permission
- Contents
- The integrated course 3 comprises a theory lecture on quantum field
theory and a lecture on experimental nuclear and particle physics.
The lecture on nuclear and particle physics covers:
Nuclei: Composition, mass, binding energy
Nuclear models
Nuclear decay, nuclear fission, nuclear power plants
Scattering processes, Rutherfdors scattering, form factors
Electron-nucleon scattering (elastic, resonance regime, deep-inelastic)
Elementary fermions, Dirac equation
Interactions, Feynman graphs and rules, local gauge invariance
Electromagnetic intreraction in particle experiments
Strong interaction, QCD, running coupling constant, confinement, asymptotic freedom, experimental investigation of strong interactions, hadron multiplets
Weak interactions, parity violation, quark mmixing and CKM matrix, CP violation, pi and µ decay, e+e- scattering on the Z resonance
Neutrino physics
The Standard Model: Electroweak unification and Higgs mechanism
(subject to smallish modifications). The lecture on quantum field theory covers:
Motivation for Quantum Field Theory
Classical Field Theory
Relativistic Quantum Mechanics
Representation Theory of the Lorentz and Poincare Group
Finite dimensional scalar, vector, tensor and spinor representations of the Lorentz group
Spinor calculus
Infinite dimensional representation: Field representations
Finite and infinite dimensional representations of the Poincare group
Quantization of Free Fields
Representation of the Poincare group on a 1-particle Hilbert space
Multiparticle states: Bosonic and fermionic Fock space
Canonical quantization of free real and complex scalar fields
Canonical quantization of spinor fields
Canonical quantiztion of vector fields: Maxwell and Proca fields
Gupta-Bleuler formalism
Wightman Axioms
Quantization of interacting Field Theories
Interaction picture
Dyson series and perturbation theory
S-matrix
Feynman rules in position and momentum space for phi4-theory and QED
Cross sections and decay rates
Gell-Mann-Low formula
Higgs Mechanism
Renormalization
- Zusätzliche Informationen
- Schlagwörter: integrated course, quantum field theory, nuclear physics, particle physics
Erwartete Teilnehmerzahl: 10, Maximale Teilnehmerzahl: 30
www: https://www.studon.fau.de/crs4475991.html
- Zugeordnete Lehrveranstaltungen
- UE: Tutorial for lecture "Quantum Field Theory, Nuclear and Particle Physics
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Dozentinnen/Dozenten: Prof. Dr. Kristina Giesel, Prof. Dr. Uli Katz
Zeit und Ort: Mi 13:00 - 18:00, TL 1.140; Fr 16:00 - 19:00, SR 02.729
- Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
- Startsemester SS 2022:
- Integrierter Kurs 3: Quantenfeldtheorie und Teilchenphysik (IK-3)
- Institution: Lehrstuhl für Experimentalphysik (Astroteilchenphysik) (Prof. Dr. Katz)
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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