Präzisionsexperimente in der Teilchenphysik bei niedrigen Energien
Precision Experiments in Particle Physics at Low Energies

Modul PH2272

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2019 (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
SS 2019SS 2018

Basisdaten

PH2272 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester 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.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2272 ist Bastian Märkisch.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

This course gives an introduction to precision experiments on particle physics and fundamental forces, which are not performed at collider experiments at particle accelerators. The course gives an introduction to the underlying physics motivation of such modern experiments and highlights their complementarity to searches for new physics at colliders. A focus of the course are the wide range of experimental techniques, which involve methods form atomic and molecular physics, particle and nuclear physics, and condensed matter physics.

The course covers:

  • Precision tests of the Standard Model of particle physics, including
    • Electric Dipole Moments
    • studies of the weak interaction
  • Search for dark matter candidates
  • Neutrinos and their properties
  • Searches for hypothetical new short-range forces
  • Test of fundamental assumptions like Lorentz-invariance

Lernergebnisse

After successful participation in this module, the student is able to

  1. Understand the concepts of modern precision particle physics experiments
  2. Discuss precision measurements
  3. Explain the evidence, motivation and experimental searches for different dark matter candidates
  4. Discuss and understand the latest results from neutrino physics

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Grundkenntnisse in Kern- und Teilchenphysik auf dem Bachelor Niveau [PH0016 oder vergleichbar].

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)TermineLinks
VO 2 Präzisionsexperimente in der Teilchenphysik bei niedrigen Energien Märkisch, B. Mi, 14:00–16:00, PH 3268

Lern- und Lehrmethoden

The lecture presents the learning content in consecutive topical blocks. Modern experiments are discussed on the basis of original publications and extensive cross references to latest results are provided. Short summaries of a number of related experiments are prepared and presented by the students in flash presentations.

The lecture coninuously offers the possibility for intensive discssions of the topics of the course and thematically related questions that arise from the referenced material.

Medienformen

Blackboard, PowerPoint, Multimedia presentation.

Website for presentation material, additional literature and links.

Literatur

All original literature articles are handed out in the course.

Books:
B.R. Martin and G. Shaw; Particle Physics
H.G. Börner, F. Gönnenwein; The Neutron: A Tool and an Object in Nuclear and Particle Physics
R. J. Barlow; Statistics: A Guide to the Use of Statistical Methods in the Physical Sciences

Review Paper:
D. Dubbers, M.G. Schmidt, The neutron and its role in cosmology and particle physics, Rev. Mod. Phys. 83, 11111171 (2011), arXiv:1105.3694 [hep-ph]
T. Chupp, P. Fierlinger, M. Ramsey-Musolf, J. Singh: Electric Dipole Moments of the Atoms, Molecules, Nuclei and Particles, Rev. Mod. Phys. 91, 015001, arXiv:1710.02504

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

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:

  • Was ist der experimentelle Nachweis, dass Neutrinos Masse besitzen?
  • Wie erreichen Präzisionsversuche Sensitivität über das Standardmodell der Teilchenphysik hinaus?
  • Beschreiben sie die experimentelle Technik, die typischerweise zur Messung des Elektrischen Dipolmoments verwendet wird.
  • Wie könnten WIMPS im Labor nachgewiesen werden?
  • Wie testet man experimentell die Lorentz-Invarianz?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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