Konzepte für zukünftige Hadroncolliderexperimente 1
Concepts for Future Hadron Collider Experiments 1
Modul PH2238
Modulversion vom WS 2022/3 (aktuell)
Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.
Ob die Lehrveranstaltungen des Moduls in einem spezifischen Semester angeboten werden, finden Sie im Abschnitt Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise unten.
| verfügbare Modulversionen | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| WS 2022/3 | WS 2021/2 | WS 2020/1 | WS 2019/20 | WS 2018/9 | WS 2017/8 | WS 2016/7 |
Basisdaten
PH2238 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.
Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.
- Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
- Komplementärer Spezialfachkatalog Biophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.
| Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltungen | Umfang (ECTS) |
|---|---|---|
| 150 h | 30 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2238 ist Oliver Kortner.
Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen
Inhalt
Das Standardmodell der starken und elektroschwachen Wechselwirkung beschreibt
die Daten bisheriger teilchenphysikalischer Experimente mit beeindruckender Genauigkeit.
Allerdings zeigt nicht zuletzt die Existenz dunkler Materie im Universum die Unvollständigkeit
des Standardmodells. Um die Grenzen des Standardmodells und seine nötigen Erweiterungen
zu studieren, werden Experimente an neuen Teilchenbeschleunigern benötigt.
In der Vorlesung werden nach einer kurzen Wiederholung des Standarmodells die offenen
Fragen in der Hochenergiephysik erläutert und aufgezeigt, wie man mit zukünftigen Experimenten zur
Klärung dieser Fragen beitragen kann. Als Beispiele für zukünftige Projekte werden die Experimente
am Hochluminositäts-LHC (HL-LHC), der 2026 seinen Betrieb aufnehmen wird, und die Konzepte
für Experimente an einem neuen Hadroncollider, dem sogenannten FCC, besprochen, bei dem
Protonen bei einer zehnmal höheren Schwerpunktsenergie als beim HL-LHC zur Kollision nach der
LHC-Ära gebracht werden sollen. Dabei wird ein Augenmerk auf die technologischen Herausforderungen
und die zur Zeit besprochenen Lösungansätze gelegt.
Lernergebnisse
- Grundlagen der Quantenfeldtheorie.
- Das Standardmodell der starken und elektroschwachen Wechselwirkung als Eichfeldtheorie.
- Grenzen und Erweiterungen des Standardmodells.
- Funktionsweise von Hadroncollidern.
- Detektortechnologien für Experimente an Hadroncollidern.
Voraussetzungen
Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.
Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise
Lehrveranstaltungen und Termine
| Art | SWS | Titel | Dozent(en) | Termine | Links |
|---|---|---|---|---|---|
| VO | 2 | Konzepte für zukünftige Hadroncolliderexperimente 1 | Kortner, O. |
Mo, 10:00–12:00, PH II 127 |
Unterlagen |
Lern- und Lehrmethoden
Das Hauptziel der Vorlesung ist die Vermittlung der grundlegender Prinzipien der Struktur eines Detektors an einem Teilchenbeschleuniger und der Methoden zur statistischen Datenauswertung. In der Vorlesung werden zunächst diese Prinzipien eingehend erläutert und am Beispiel laufender und geplanter Experimente veranschaulicht.
Medienformen
Verwendung von Tafel und Beamer. Eine Vorlesungsmitschrift wird ausgeteilt.
Literatur
M. Maggiore, A Modern Introduction to Quantum Field Theory, Oxford 2005.
K. Kleinknecht, Detektoren für Teilchenstrahlung, Teubner 1992.
W. R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer 1993.
G. Lutz, Semiconductor Radiation Detectors, Springer 2007.
W. Blum, W. Riegler, L. Rolandi, Particle Detection with Drift Chambers, Springer 2008.
H. Kolanoski, N. Wermes, Teilchendetektoren, Grundlagen und Anwendungen, ISBN 978-3-662-45349-0.
F. James, Statistical Methods In Experimental Physics (2Nd Edition), ISBN-13: 978-9812705273.
Die ATLAS-Arbeitsgemeinschaft, ATLAS Phase-II Upgrade Scoping Document, CERN-LHCC-2015-020 ; LHCC-G-166.
Die CMS-Arbeitsgemeinschaft, CMS Phase II Upgrade Scope Document, CERN-LHCC-2015-019 ; LHCC-G-165.
Die FCC-Projekt-Webseite: https://fcc.web.cern.ch/
Modulprüfung
Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen
Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Anwendungsbeispielen überprüft.
Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein: Wie wechselwirken Teilchen Materie? Wie nutzt man das beim Teilchennachweis?
Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.
Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen
Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2247: Konzepte für zukünftige Hadroncolliderexperimente 2 / Concepts for Future Hadron Collider Experiments 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.
Wiederholbarkeit
Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.