Astroteilchenphysik 2
Astro Particle Physics 2

Das Modul beschäftigt sich mit den Zusammenhängen zwischen Komsologie und Teilchenphysik. Es wird zunächst eine Einführung in die Kosmologie und das Standardmodell der Teilchenphysik gegeben. Es werden dann die wichtigsten beobachtbaren Eigenschaften unseres Universum eingeführt und deren Zusammenhänge mit der Teilchenphysik erläutert: die kosmische Hintergrundstrahlung, primordiale Nukleosynthese und grossräumige Strukturen. Anhand der zugänglichen Beobachtungen wird das Problem der dunklen Materie erörtert. Es werden mögliche Kandidaten und Experimente zu ihrem Nachweis besprochen.

Die Vorlesung ist wie folgt gegliedert:

I.     Neutrinophysik

II.    Kosmische Strahlung

III.   Gravitationswellen

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

• mehrere Hypothesen zur Natur der Kosmischen Strahlung zu erleutern: woher die Teilchen kommen und wie sie beschleunigt werden.
• den Zusammenhang zwischen Neutrino Massen, Neutrino Oscillation, und Physik auserhalb des Standardmodells zu verstehen
• Das solare Neutrinoproblem zu erklaeren
• qualitativ das gravitationswellen-Signal von 2 ineinander fallenden schwarzen Löchern aufzuzeichnen.

PH0014: Kern-, Teilchen- und Astrophysik 1 und  PH0015: Kern-, Teilchen- und Astrophysik 2. PH2073: Astroteilchenphysik 1 von Vorteil.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung.

In der Vorlesung werden die Inhalte erläutert, wobei durch kurze interaktive Aufgaben und Fragen an die Studierenden dazu angeregt wird, sich aktiv mit den Inhalten auseinander zu setzen. 

In Übungen werden sowohl Fragen zum konzeptionellen Verständnis als auch Rechenaufgaben gestellt. Die Studenten sollten alle Probleme der Uebungen bearbeiten.  Vor- und Nachbearbeitung des in der Vorlesung behandelten Stoffes wird empfohlen.

Beamerpräsentation, Übungsblätter.

• L. Bergstrom, A. Goobar: Cosmology and Particle Astrophysics, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg, (2004)
• H.V. Klapdor-Kleingrothaus, K. Zuber: Teilchenastrophysik, Teubnerverlag, Stuttgart, (1997)
• B.R. Martin, G. Shaw: Particle Physics, John Wiley & Sons, (2017)
• P. Schneider: Extragalactic Astronomy and Cosmology, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg, (2010)
• C. Grupen: Astroparticle physics, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg, (2005)

Es findet eine mündliche Prüfung von 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Woher weiss man, dass neutrinos eine Masse haben? Wie kann die Masse des Neutrinos bestimmt werden?
• Zeichnen sie das Energiespektrum der Kosmischen Strahlung qualitativ auf. Erklären sie, woher Teilchen in den verschiedenen Energiebereichen kommen.
• Erklären sie die Phasen eines Ineinanderfallens von 2 schwarzen Löchern anhand der davon ausgehenden Gravitationswellen.

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.