Relativität, Teilchen und Felder
Relativity, Particles, and Fields

• Spezielle Relativitätstheorie
• Das Prinzip der kleinsten Wirkung
• Kanonische Quantisierung freier Felder
• Wechselwirkende Felder
• Quantenelektrodynamik

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage:

1. Die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie und deren Anwendung zu verstehen.
2. Das Prinzip der kleinsten Wirkung und das Noether-Theorem im Kontext der Feldtheorie zu verstehen.
3. Die Feldgleichungen und die erhaltenen Größen von einer gegebenen Lagrange-Dichte zu berechnen.
4. Das freie Skalarfeld, das Dirac-Feld sowie das elektromagnetische Feld zu quantisieren.
5. Systeme mit wechselwirkenden Feldern zu quantisieren.
6. Feynman-Diagramme zu zeichnen und die Feynman-Regeln für wechselwirkende Systeme abzuleiten.
7. Streuquerschnitte und Zerfallsraten in einfachen Prozessen der Yukawa-Theorie und der Quantenelektrodynamik zu berechnen.

Keine Voraussetzungen, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Physik-Master hinausgehen.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung.

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert, dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Physik aufgezeigt. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen gefördert.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen und (Rechen-)Aufgaben die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Vorlesung, Tafelanschrieb, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit.

• M. Peskin & D.V. Schroeder, "An Introduction to Quantum Field Theory" (Taylor & Francis)
• S. Weinberg, "Quantum Theory of Fields (Vol.1)" (Cambridge University Press)
• L. Ryder., "Quantum Field Theory" (Cambridge University Press) .

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Calculate field equations from a given Lagrangian density.
• Calculate the scattering cross section of the process e+e-> mu+ mu-

Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

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 Erreichen von 60% der Hausaufgabenpunkte