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Fachgruppe Physik/Astronomie

Kommentiertes Vorlesungsverzeichnis Wintersemester 2003/2004

6790 Laserphysik und Quantenoptik / Laser Physics and Quantum Optics (D/E)
Do 8-10, Fr 10-12, HS, IAP
davon: 1 st Übungen
Instructor(s): K. Buse
For terms no.: ab 5.
Hours per week: 3+1
Prerequisites: Vordiploms-Wissen
Contents: The course will cover: Geometrical optics and wave optics (ABCD matrices, plane / spherical waves, Gaussian beams, wave guides). Light-matter interaction (2-level atoms, spontaneous / stimulated processes, inversion and amplification). Principles of lasers (resonators, amplifiers, oscillators). Operation and properties of lasers (standing wave / ring lasers, frequency selection, Q-switching, mode-locking, hole burning). Continuous wave lasers (HeNe, Ar+, CO2, dye lasers, solid-state lasers). Pulsed lasers (Nd:YAG, excimer, Ti:Sapphire, chemical lasers). Diode lasers (optical properties of semiconductors, diode laser concepts, homo- and heterostructures, quantum wire and quantum dot lasers, vertical cavity surface emitting lasers). Dynamical properties of laser light (Schawlow-Townes linewidth, chaotic laser light). Key experiments will be shown in the course. In exercises the knowledge will be trained. As an additional project a nitrogen laser will be build by interested students that participate in the course.

Literature: D. Meschede, Optik, Licht und Laser, Teubner;
Kneubühl, Laser, Teubner;
Eichler & Eichler, Laser, Springer;
Yariv, Optical Electronics in Communications, Oxford University Press

6791 Physik von und mit Leptonen / Physics of and with Leptons (D/E)
Mi 8-10, Fr 13-15, HS I, PI
davon: 1 st Übungen
Instructor(s): I. Brock
For terms no.: Ab 7.
Hours per week: 3+1
Prerequisites: Quantum Mechanics, Particle Physics (basic course)
Contents: The course is one of the two complementary advanced particle physics courses; one of which if usually offered each term and will concentrate on precsion standard model tests exploiting the properties of charged leptons as well as neutrino physics.

The lectures focus mostly on modern particle physics at colliders (LEP, HERA, B factories, LHC, TESLA). Topics include precision tests of electroweak theory, search for the Higgs boson, search for physics beyond the standard model, physics at a future e+e- collider. Evidence for neutrino masses and oscillations will also be covered.
Literature: Cahn and Goldhaber: Experimental Foundations of Particle Physics
Griffths: Introduction to Particle Physics
D.Ward et al: Physics at LEP
Perkins: Introduction to High Energy Physics
Further literature will be made available in the lectures.
Comments: Exercises: 2 hours of exercises every 2 weeks, which will be held instead of a lecture on Wednesday or Friday.

6792 Kernstruktur / Nuclear Structure (D/E)
Mo 9-11, Di 12, HS, HISKP
Übungen: 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): H. Hübel
Fachsemester: 6
Wochenstundenzahl: 3 + 1
Voraussetzungen: Vorlesung Kernphysik
Inhalt: Strahlenquellen in der Kernphysik, Angeregte Kerne nach radioaktivem Zerfall, Coulombanregung und Kernreaktionen, Methoden der Kernspektroskopie, Grundlegende Experimente, Hochspinkernspektroskopie, Kernmodelle, Struktur von Atomkernen, Kerndeformationen, Super- und Hyperdeformation, Magnetische Rotation
Literatur: Wird in der Vorlesung bekannt gegeben

6793 Sondenmethoden in der Kondensierten Materie / Probe Methods in Condensed Matter Physics (D/E)
Mi 12, Do 14-16, HS, HISKP
Übungen: 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): M. Forker, P. Herzog, K. Maier, R. Vianden
Fachsemester: Nach Grundvorlesungen Festkörperphysik
Wochenstundenzahl: 3 + 1
Voraussetzungen: Grundlagen der Festkörperphysik
Inhalt: Prinzipien der Hyperfeinwechselwirkung; Gestörte Richtungskorrelationen; Ionenstrahlanalyse; Mößbauerspektroskopie;
Kernorientierung; Erzeugung tiefer Temperaturen; Kernmagnetische Resonanz; Positronenannihilation; Myon-Spinrotation; radioaktive Tracer
Literatur: z.B. G.Schatz, A. Weidinger, Nukleare Festkörperphysik, Teubner Taschenbücher
Spezielle Literatur wird von den Dozenten in der Vorlesung angegeben
Bemerkungen: Vertiefungsvorlesung Kondensierte Materie

6794 Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie / General Relativity and Cosmology (D/E)
Di 12, Do 14-16, HS I, PI
Übungen: 2 st in Gruppen
Dozent(en): H.-R. Petry
Fachsemester: 5
Wochenstundenzahl: 3
Voraussetzungen: Mechanik , Elektrodynamik , multilineare Algebra
Inhalt: Spezielle Relativitätstheorie , Grundannahmen der Einsteinschen
Gravitationstherie , Wirkungsfunktonal und Feldgleichungen ,spezielle
Lösungen (Schwarzschild,Kerr ,Weyl) , klassische Tests ( Perihel -
drehung , Lichtablenkung ),Materie im Gravitationsfeld (Weiße Zwerge,
Neutronensterne ) , Gravitationskollaps ,Schwarze Löcher ,
Kosmologische Grundannahmen ,Kosmologische Grundgleichungen ,Theorie
des Urknalls .
Mathematische Ergänzungen :Grundbegriffe der Differentialgeometrie ,
Literatur: S.Weinberg : Gravitation and Cosmology
L.D.Landau , E.M.Lifschitz : Klassische Feldtheorie
Bemerkungen: If desired the lecture will be given in english

6795 Theoretische Elementarteilchenphysik / Theoretical Elementary Particle Physics (D/E)
Mo 9-11, Mi 12, HS I, PI
Übungen: 2 st in Gruppen
Beginn: Mi, 15.10.
Instructor(s): H.-P. Nilles
For terms no.: 7
Hours per week: 3
Prerequisites: Quantum mechanics, basic knowledge of particle physics phenomena
Contents: Classical field theory, gauge theories, Higgs mechanism;
Standard model of strong and electroweak interactions;
Supersymmetry and the supersymmetric extension of the standard model;
Grand unified theories (GUTs);
Supergravity, basics of string theory and theories of extra dimensions
Neutrino physics;
Cosmological aspects of particle physics (dark matter, inflation)
Literature: T.P. Cheng and L.F. Li, Gauge theories of elementary particle physics (Clarendon Press, 1984)
M.E. Peskin and D.V. Schroeder, An introduction to quantum field theory (Addison Wesley, 1995)
J. Wess and J. Bagger, Supersymmetry and supergravity (Princeton University Press, 1992)
Comments: Language will be English or German at the discretion of the audience. Lectures will be take place at HS I, Physikalisches Institut, Mo 9-11,
Mi 12 with some flexibility in changing the dates. First lecture will be Wednesday, October 15th, 12 h. There will be exercises, first meeting after the lecture of Oct. 15.

6796 Theorie der Kondensierten Materie / Condensed Matter Theory (D/E)
Mi 8-10, Fr 12, HS, IAP
Übungen: 2 st in Gruppen
Instructor(s): H. Kroha
For terms no.: 7
Hours per week: 3 + 1
Prerequisites: Quantum Mechanics I
Thermodynamics and Statistics (basic knowledge only)
Contents: Crystalline Solids: Lattice structure,point groups, reciprocal lattice
Elementary excitations of a crystal lattice: phonons
Electrons in a lattice: Bloch theorem, band structure
Fermi liquid theory
Symmetries and collective excitations in solids
Integer and fractional quantum Hall effects
Literature: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics
(Saunders College, 1976)

P. M. Chaikin, T. C. Lubensky, Principles of Condensed Matter Physics
(Cambridge University Press, 1997)

W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik 7: Vielteilchenteorie
(Springer, 2002)

Ch. Kittel, Quantentheorie der Festkörper (Oldenburg Verlag)
Comments: The lecture course will be given in German or English, depending on the requirements of the audience.

The course gives a basic introduction to the theory of solid state physics. The first part of the course will provide a description of the various phenomena in solids and some applications. The second part will address more advanced topics like symmetry considerations and many-particle effects.

6797 Medizinische Physik: Physikalische Grundlagen der Analyse biomedizinischer Signale / Physics in Medicine: Physical Fundamentals of Analyzing Biomedical Signals (D/E)
Mo 9-11, Mi 12, SR II, HISKP
Instructor(s): K. Lehnertz, P. David
For terms no.: 6-8
Hours per week: 3
Prerequisites: Vordiplom
Contents: (1) Introduction to the theory of nonlinear dynamical systems
(1a) regularity, stochasticity, deterministic chaos, nonlinearity, complexity, causality, (non-)stationarity, fractals
(1b) selected examples of nonlinear dynamical systems and their characteristics (model and real world systems)
(1c) selected phenomena (e.g. noise-induced transition, stochastic resonance, self-organized criticality)

(2) Time series analysis
(2a) linear methods:
statistical moments, power spectral estimates, auto- and cross-correlation function, autoregressive modeling
(2b) univariate and bivariate nonlinear methods:
state-space reconstruction, dimensions, Lyapunov exponents, entropies, determinism, synchronization, interdependencies, surrogate concepts, measuring non-stationarity

(3) Applications
nonlinear analysis of biomedical time series (EEG, MEG, EKG)
Literature: M. Priestley: Nonlinear and nonstationary time series analysis, London, Academic Press, 1988.

H.G. Schuster: Deterministic chaos: an introduction. VCH Verlag Weinheim; Basel; Cambridge, New York, 1989

E. Ott: Chaos in dynamical systems. Cambridge University Press, Cambridge UK, 1993

H. Kantz, T. Schreiber T: Nonlinear time series analysis. Cambridge University Press, Cambridge UK, 1997.
Comments: Beginning: Mo, Oct 13 9:00 ct, SR ITKP

6798 Physics of particle and radiation detectors
Mo 11-13, Di 12, Konferenzraum II, Zi. 166, PI
Übungen: 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): N. Wermes
Fachsemester: ab 6.
Wochenstundenzahl: 3
Voraussetzungen: Elektronikpraktikum und Elektronikvorlesung, wünschenswert ist die Vorlesung Teilchenphysik, jedoch nicht Voraussetzung
Inhalt: Physikalische Grundlagen von Detektoren, d.h. des Nachweises von Teilchen und Strahlung, vorwiegend in der Hochenergiephysik (Elementarteilchenphysik) mit Ausblicken für bildgebende Anwendungen (Imaging, biomedizinische Fragestellungen).

Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
Ortsauflösende Detektoren
Energieauflösende Detektoren
Zeitauflösende Detektoren
Signalverarbeitung und Rauschen, Rauschoptimierung
Literatur: W.R. Leo
Techniques for Nuclear and Particle
Physics Experiments
Springer, paper back , 1996

K. Kleinknecht
Detektoren für Teilchenstrahlung
Teubner, paper back

Detectors for Particle Radiation
Cambridge University Press, 1998

D. Green
The Physics of Particle Detectors
Cambridge University Press, 2000
Bemerkungen: Es ist geplant, die Vorlesung im Rahmen des "Physik2000" Projektes
"Neue Medien in der Lehre" durchzuführen mit Videoübertragung
nach Berlin, Jena, Siegen, Dortmund und Rostock. Ein Internet basiertes Skriptum (siehe Link) existiert und wird im Laufe der Vorlesung erweitert.

6799 Introduction to Strings and Branes / Einführung in Strings und Branen (E/D)
Di 10-12, SR II, HISKP
siehe auch 6818
Dozent(en): S. Förste
Fachsemester: ab fünftes Semester
Wochenstundenzahl: zwei
Voraussetzungen: Quantenmechanik, nützlich: allgemeine Relativitätstheorie, Qantenfeldtheorie
Inhalt: bosonischer String, Superstring (Typ II und heterotisch), Orbifolds, D-branen, Orientifolds (Typ I Strings)
Literatur: Bücher: M.B. Green, J.H. Schwarz, E. Witten: "Superstring Theorie" (Cambridge Univ. Press 1987);
D. Lüst, S. Theisen: "Lectures on String Theoy", (Springer 1989);
J. Polchinski: "String Theory", (Cambridge Univ. Press 1998);

Übersichtsartikel: H. Ooguri, Z. Yin: "TASI lectures on perturbative string theories" hep-th/9612254;
E. Kiritsis: "Introduction to superstring theory", hep-th/9709062;
S. Förste: "Strings, Branes and Extra Dimensions", hep-th/0110055
Bemerkungen: empfohlen wird auch der Besuch der Vorlesung 6800 sowie des Seminars 6818

6800 Konforme Feldtheorie / Conformal Field Theory (D/E)
Mi 10-12, HS, IAP
siehe auch 6818
Dozent(en): R. Flume
Fachsemester: 7.
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Quantenmechanik,erwuenscht : rudimentaere Kenntnisse der Quantenfeldtheorie
Inhalt: Konforme Feldtheorien in verschiedenen Raum-Zeit Dimensionen,Operatorproduktentwicklungen,konforme Feldtheorien in d=2,
Zusammenhang mit kritischen Modellen der statistischen Mechanik,
konforme Feldtheorien mit Raendern,Beschreibung von D-brane Dynamik
Literatur: Uebersichtsartikel von Schweigert et al.,Zuber et al.,Schomerus

6801 Einführung in die Theorie der Schwachen Wechselwirkung / Introduction to the Theory of Weak Interaction (D/E)
Mi 13-15, SR II, HISKP
Dozent(en): S. Krewald
Fachsemester: ab 6
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Quantenmechanik
Inhalt: -Review of phenomenology of the weak interaction
-Symmetries of the weak interaction
-The Weinberg-Salam Theory
-Applications: Pion decay, Muon decay, Neutrino scattering, heavy quark lifetime
Literatur: Peskin-Schroeder: Quantum Field Theory
Donoghue, Golowich, Holstein: Dynamics of the Standard Model

6802 Kritische Phänomene in niedrigdimensionalen Systemen / Critical Phenomena in Low-Dimensional Systems (D/E)
Do 16-18, HS 116, AVZ I
Dozent(en): G. Schütz
Voraussetzungen: Grundlagen der Statistischen Mechanik/Thermodynamik
Inhalt: Zustandssumme und Vielteilchensysteme; Phasenübergaenge im Isingmodell;
Nichtgleichgewichtssysteme; randinduzierte Phasenübergänge;spontane
Symmetriebrechung; Stabilität von Phasengrenzflächen; Phasenseparation; klassische Bose-Einstein-Kondensation; dynamische kritische Phänomene; von der Kinetik der Proteinsynthese, Finanzmärkten und Verkehrsstaus.
Literatur: 1) H. B. Callen, Thermodynamics and an introduction to thermostatistics, New York, NY : Wiley , 1985
2) J. M. Yeomans, Statistical mechanics of phase transitions
Oxford : Oxford University Pr. , 1992
3) K. Huang, Statistical mechanics
New-York, NY : Wiley , 1987
4) G.M. Schütz, Exactly solvable models for many-body systems far from equilibrium, in: Phase Transitions and Critical Phenomena Vol. 19, ed. C. Domb and J. Lebowitz (Academic Press, London, 2001)
5) G.M. Schütz: Phasenübergänge in offenen Vielteilchensystemen fern vom Gleichgewicht. Phys. Blätt. 56 (2000), 69 - 73.
Bemerkungen: Nach einer Einführung in die Eigenheiten von klassischen Phasenübergängen im thermischen Gleichgewicht werden kritische Phänomene in eindimensionalen Nichtgleichgewichtssystemen behandelt, für die es kein Analogon im thermischen Gleichgewicht gibt.
Dazu werden insbesondere die dynamischen Phänomene behandelt, die, soweit heute bekannt, das Auftreten dieser Phänomene erklären. Damit wird die Brücke zu aktueller Forschung geschlagen, die versucht zu erhellen, wie sich fern vom Gleichgewicht makroskopische Phänomene und Strukturen aus mikroskopischen Gesetzen selbst organisieren. Auf Wunsch wird die Vorlesung in Englisch stattfinden.
Freiwillige numerische Übungsaufgaben (Computersimulationen) mit Präsentation der Resultate in der Vorlesung werden zur Vertiefung des Stoffes und zum bewertungsfreien Einüben von Kurzvorträgen angeboten.

6803 Effektive Feldtheorie / Effective Field Theory (D/E)
Fr 8-10, SR II, HISKP
Übungen: 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): U. Meißner, H.-W. Hammer
Fachsemester: ab 5. Semester
Wochenstundenzahl: 2+1 (Übungen nach Vereinbarung)
Voraussetzungen: QM I, II, eventuell QFT
Inhalt: - Scales in physical systems
- Naive dimensional analysis
- Power counting for EFTS
- Nonrelativistic EFTs
- Broken symmetries and their realization
- Chiral perturbation theory
- EFTs for physics beyond the SM
- EFT in atomic physics
Literatur: H.Georgi, Weak interactions and modern particle theory (Benjamin Cummings 1984)

J.F. Donoghue et al., Dynamics of the Standard Model (Cambridge Univ Press 1992)

Aneesh V. Manohar, hep-ph/9606222

G.P. Lepage nucl-th/9706029

David B. Kaplan nucl-th/9506035

UGM hep-ph/0007092 and hep-ph/9711365

Gerhard Ecker hep-ph/9805500
Bemerkungen: EFTs are an important tool in many branches of physics and
should be in everybodys toolkit

6805 Colliderphysik / Collider Physics (D/E)
Do 12, HS, IAP, Fr 10-12, Konferenzraum I, Zi. W160, PI
Instructor(s): H. Dreiner
For terms no.: 7
Hours per week: 3 + Uebung
Prerequisites: Elementarteilchen Physik I, Elementary Particle Physics I
(Perkins level course)
Contents: What can we measure at colliders? What do we learn from
this about the Standard Model and beyond?

These are the main questions to be addressed.
Literature: Collider Physics; Barger and Phillips
QCD and Collider Physics; Ellis, Webber, Stirling
Comments: The course is intended for experimentalists and theorists
who want to learn details of the phenomenology at colliders.
There will be a practical introduction to computations
with Feynman diagrams as well as detailed discussions of
how to perform an analysis at a collider experiment, for example
how to search for the Higgs boson, or how to measure the
W-boson mass, etc.

We will order a larger set of the Barger and Phillips book for
the library.

6894 Supersymmetrie
Do 10-12, HS, HISKP, Fr 9, SR I, HISKP und 1st n. Vereinb.
Beginn: Do, 23.10.
Dozent(en): M. Flohr
Fachsemester: 7. Semester, ggfls. auch 5. Semester
Wochenstundenzahl: 3+1
Voraussetzungen: Quantenmechanik ist essentiell. Grundkenntnisse in Lie-Algebren und deren Darstellungstheorie, wie sie z.B. in meiner Vorlesung vom SS 2003 erarbeitet wurden, sind sehr hilfreich, ebenso wie ein Grundwissen zu Feldtheorien. Wichtig ist, Spaß an mathematischen Strukturen in der Physik zu haben.
Inhalt: Beginnend mit einer Diskussion von Lorentztransformationen und speziell von Spinoren, führen wir die Supersymmetriealgebra ein. Das mathematische Konzept soll dann kurz anhand gradierter Lie-Algebren diskutiert werden. An einfachen Modellen werde ich das Wess-Zumino-Modell, Supersymmetrische QED und Supersymmetrische Eichtheorien in der Wess-Zumino-Eichung durchnehmen. Ferner möchte ich diskutieren, wie die Supersymmetrie, die bei unseren niedrigen Alltagsenergien nicht beobachtet wird, gebrochen wird. Anschließend sollen die Grundzüge der minimalen supersymmetrischen Erweiterung des Standardmodells (MSSM) erarbeitet werden. Wenn es die Zeit erlaubt, will ich noch die exakte Lösung von N=2 Super-Yang-Mills-Theorien a la Seiberg und Witten besprechen.
Literatur: - Jonathan Bagger, Julius Wess, "Supersymmetry and Supergravity", Princeton University Press, 1990;
- Stephen Weinberg, "The quantum theory of fields", insb. Vol. 3 "Supersymmetry", Cambridge UP, 1999;
- M.F. Sohnius, "Introducing Supersymmetry", Phys.Rept. 128 (1985) 39-204;
H.P. Nilles, "Supersymmetry, Supergravity and Particle Physics", Phys.Rept. 110 (1984) 1;
S. Martin, "A Supersymmetry primer", arXiv:hep-ph/9709356;
- Ioseph L.Buchbinder, Sergei M. Kuzenko, "Ideas and Methods of Supersymmetry and Supergravity or A Walk Through Superspace", Institute of Physics Publishing, Bristol, 1995;
- Peter West, "Introduction to Supersymmetry and Supergravity", World Scientific, 1986;
Bemerkungen: Die Vorlesung beginnt am Donnerstag, den 23. Oktober 2003.

6808 Beschleuniger für hohe Intensitäten / Accelerators for High Intensities (D/E)
Mi 10-12, SR II, HISKP
Instructor(s): R. Maier
For terms no.: 8
Hours per week: 2
Prerequisites: Beschleunigerphysik I und II
Contents: Accelerators for High Intensities

Spallation Neutron Source
Neutrino Factory
Proton Driver
Muon Storage Rings
Production of Tritium
Accelerator-Driven System
Energy Amplifier and Elimination of Nuclear Waste
Multi-Application Facilities

Physics of Beam Instabilities
Transverse Instabilities
Longitudinal Instabilities

Phase Space Description of Charged Particle Beams
Beam Emittance
Beam-Generated Forces
Beam Transport with Space-Charge

Electron Cooling of High Brightness Ion Beams

Electron Cloud Instability in High Intensity Proton Rings

ICFA Beam Dynamics Newsletters
CERN Reports
Charged Particle Beams Stanley Humphries, Jr.
The Proton Driver Design Study FERMILAB-TM-2136

6809 Praktische Übungen zur Bildgebung und Bildverarbeitung in der Medizin, pr
(nach Ankündigung)
Fr 14-16, Kliniken Venusberg, und 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): P. David, K. Lehnertz, K. Reichmann, H. Schüller
Fachsemester: ab 5.
Wochenstundenzahl: 2 + 1
Voraussetzungen: Teilnahme am Seminar Physik bildgebender Systeme in der Medizin
Inhalt: Vertiefung der Seminarthemen

- Magnetische Kernresonanz Bildgebung (MRI) und Spektroskopie (MRS)
- Transmissions - Computer Tomographie (CT)
- Emissions-CT (SPECT, PET)
- Ultrasonographie
- Angiographie

durch praktische Beispiele
Literatur: 1. O. Dössel:
Bildgebende Verfahren in der Medizin,
Springer, 2000

2. H. Morneburg (Hrsg.):
Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik,
Siemens, 3. Aufl.

3. H. J. Maurer / E. Zieler (Hrsg.):
Physik der bildgebenden Verfahren in der Medizin,

4. P. Bösiger:
Kernspin-Tomographie für die medizinische Diagnostik,

5. Ed. S. Webb:
The Physics of Medical Imaging,
Adam Hilger, Bristol

6. Weitere Literatur wird zur Verfügung gestellt
Bemerkungen: Ort und Zeit: In den Kliniken, nach Ankündigung im Seminar und durch besonderen Aushang

6810 Physik der Teilchenbeschleuniger II / Physics of Particle Acceleratos, Part II (D/E)
Mi 14-16, HS I, PI
Instructor(s): W. Hillert
For terms no.: 5-8
Hours per week: 2
Prerequisites: Mechanics, Electrodynamics, basic knowledge in Physics of Particle Accelerators (e.g. Particle Accelerators Part I)
Contents: Die vorliegende Vorlesung ist eine Fortführung der Vorlesung "Physik der Teilchenbeschleuniger I". Hier sollen, neben der Behandlung der Synchrotronstrahlung und ihrem Einfluss auf die Strahleigenschaften in Elektronenbeschleunigern, vornehmlich kollektive Phänomene wie optische Resonanzen und Instabilitäten diskutiert werden. Darüber hinaus ist eine Vertiefung des Lehrstoffes in praktischen Übungen am Beschleuniger geplant.
Literature: F. Hinterberger, "Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik",
Springer 1996

H. Wiedemann, "Particle Accelerator Physics", Springer 1993

K. Wille, "Physik der Teilchenbeschleuniger und
Synchrotronstrahlungsquellen", Teubner 1996

D.A. Edwards, M.J. Syphers, "An Introduction to the Physics of High
Energy Accelerators", Wiley & Sons 1993

Script of the lecture "Particle Accelerators Part I" (SS03):
Comments: Es besteht die Möglichkeit, den Lernstoff durch detaillierte Besichtigungen und praktische Studien an der Beschleunigeranlage ELSA des Physikalischen Instituts zu veranschaulichen und zu vertiefen.

Im Rahmen dieser Vorlesung wird ein Script erstellt und im Internet (pdf-Format) zur Verfügung gestellt.

6811 Umweltphysik / Environmental Physics (D/E)
Do 14-16, HS 118, AVZ I
Dozent(en): B. Diekmann
Fachsemester: ab Vordiplom
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Kenntnisse des Grundstudiums in Elektrodynamik, Gastheorie & Thermodynamik
Inhalt: Einer Einführung in die Wechselbeziehung 'Mensch Arbeit Energie Umwelt' und einer solchen in physikalische Methoden des Messens umweltrelevanter Groessen und dessen Fehler folgt eine Praesentierung
der Umweltrelevanz von Energierssourcen: fossile, nukleare, erneuerbare in ihren lokalen und globalen Dimensionen (Stichwort Treibhauseffekt, Ozonloch).
Die Physik bei Lärm, Geruch und Elektrosmog bildet einen weiterenThemenschwerpunkt.
Die Vorlesung wird von PD. Dr.B Diekmann (PI) und PD.Dr.P.Boeker
(Institut für Landtechnik) gehalten, Prof.T.Reichelt (PI) und Prof.R.Stamminger (Inst.für Haushaltstechnik) haben Beiträge zugesagt.
Literatur: Boeker, Grnedelle, Umweltphysik, Vieweg 1998
Diekmann, Heinloth, Physikalische Grundlagen der Energieerzeugung,Teubner 1997
Heinloth, Die Energiefrage, Vieweg 2002
Bemerkungen: Zur Vorlesung wird im Sommersemester eine Seminarveranstaltung (Wahlpflichtseminar) angeboten. Die Vorlesung kann auf Wunsch eines wesentlichen Teils der Hörer in englischer Sprache gehalten werden.

6812 Materialphysik I / Physics of Materials, Part I (D/E)
Fr 10-12, SR II, HISKP
Instructor(s): M. Moske
For terms no.: 6 / 7
Hours per week: 2
Prerequisites: Basic knowledge of Solid State Physics and thermodynamics
Contents: Introduction to the basics of Physics of Materials, part I,
containing the following topics:

- Atomistic structure of solid materials and their determination
- Microstructure, phase and crystal defects
- Solidification of alloys, nucleation and growth
- Thermodynamics of alloys, phase diagrams
- Structures of metallic alloy phases
- Phase transformations and lattice instability
- Atomic transport and interdiffusion reactions
- Decomposition and ordering transformations
Literature: P. Haasen, Physikalische Metallkunde, Springer 1994
H. Böhm, Einführung in die Metallkunde, BI Taschenbücher 1968
G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer 1998
G.E.R. Schulze, Metallphysik, Akademie-Verlag 1967
E. Hornbogen, H. Warlimont, Metallkunde, 1995
Comments: Further information can be requested by e-mail: moske@caesar.de
An indication of your attendance would be appreciated.

6813 Seminar über Kernspektroskopie / Seminar on Nuclear Spectroscopy (D/E)
Fr 10-12, Bespr.R., HISKP, und 2 st nach Vereinbarung
Dozent(en): H. Hübel
Fachsemester: ab 6
Wochenstundenzahl: 2 + 2
Voraussetzungen: Vorlesungen Atom- und Kernphysik
Inhalt: Es werden moderne Methoden der Kernspektroskopie(einschließlich der Spektroskopie angeregter Kerne nach Kernreaktionen mit stabilen und radioaktiven Strahlen) besprochen.
Literatur: Wird im Seminar verteilt

6814 Seminar über Laserspektroskopie / Seminar on Laser Spectroscopy (D/E)
Di 14-16, HS, IAP
Instructor(s): K. Buse, H. Gießen, D. Meschede
For terms no.: ab 5.
Hours per week: 2
Prerequisites: Vordiploms-Wissen
Contents: The seminar has two goals: To provide in-depth knowledge about selected actual topics in the field of applied optics and to provide practical training in preparing and presenting excellent talks. For each topic literature will be provided. Starting with this material the active participants of the seminar will familiarize themselves with the content. This will be done by discussions as well as by further literature search. Based on the accumulated knowledge an outline for talks will be made and finally the viewgraphs will be prepared. Then the talk will be presented in the seminar. Typical duration of the talk is 45 minutes. After the talk there will be a discussion about the content. And as a second part of the discussion technical issues of the talk will be analyzed. This winter term the students can select from the following topics: generation and application of ultrashort laser pulses, characterization of ultrashort laser pulses, photonic crystals, photonic fibers, micro resonators, ion traps, atomic beam lithography, optical clocks, holographic data storage, frequency conversion with periodically-poled crystals, photorefractive effect in lithium-niobate crystals, and atomic-force microscopy of dielectrics.
Comments: A first meeting will take place Thursday, October 16 in the IAP lecture hall at 10 a.m.

6815 Seminar zur Physik an Proton-(Anti)-Proton-Collidern (TEVATRON/LHC) bei höchsten Energien / Seminar on Physics at Proton-(Anti-)-Proton Colliders (TEVATRON/LHC) at Highest Energies (D/E)
Di 10-12, SR I, HISKP
Dozent(en): M. Kobel, N. Wermes
Fachsemester: ab 7.
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Elementarteilchenphysik I
Inhalt: Themen zum Komplex

Higgsphysik an Tevatron und LHC
Physik des Top-Quarks
B-Physik an Hadron Collidern
Literatur: wird verteilt

6816 Seminar zu den Grundlagen der medizinischen Bildgebung / Seminar on the Fundamentals of Medical Imaging (D/E)
Mo 14-16, SR I, HISKP, und 1 st nach Vereinbarung
Dozent(en): P. David, K. Lehnertz, K. Maier
Fachsemester: 5 - 8
Wochenstundenzahl: 3
Voraussetzungen: Vordiplom
Inhalt: Physical Imaging Methods and Medical Imaging
- Magnetic Resonance Imaging
- Transmission Computer Tomography (Röntgen-CT, Synchroton Radiation)
- Emission Computer Tomography (PET, SPECT)
- Ultrasonic Imaging and Diagnostic Ultrasound
- Biological Aspects
Digital Image Processing
Biological Signals: Bioelectricity, Biomagnetism
- Recording (EEG, MEG, ECG, MCG)
Detectors (Anger-Camera, Proportional-, Drift-Chamber, Semiconductor Pixel Detectors)
Literatur: 1. O. Dössel:
Bildgebende Verfahren in der Medizin,
Springer, 2000
2. H. Morneburg (Hrsg.):
Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik,
Siemens, 3. Aufl.
3. H. J. Maurer / E. Zieler (Hrsg.):
Physik der bildgebenden Verfahren in der Medizin,
4. P. Bösiger:
Kernspin-Tomographie für die medizinische Diagnostik,
5. Ed. S. Webb:
The Physics of Medical Imaging,
Adam Hilger, Bristol
6. More literature will be offered
Bemerkungen: Location: Seminarraum I, HISKP, I. Etage, Raum 154
Time: Mo 14 - 16 and one lecture to be arranged
Beginning: Mo October 13, 2003, 14 - 16

6817 Seminar über Archäometrie: Naturwissenschaftliche Methoden in der Archäologie
Do 14-16, SR des Instituts für Vor- und Frühgeschichtliche Archäologie
Dozent(en): H. Mommsen
Fachsemester: ab 6.
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: keine
Inhalt: Naturwissenschaftliche Grundlagen, Durchführung und archäologische Ziele und Ergebnisse neuerer archäometrischer Untersuchungsmethoden kulturhistorischer Objekte:

˙ archäometrische Prospektion (Suche und Kartierung archäologischer Fundstätten)

˙ zerstörungsfreie Materialanalysen (Röntgenfluoreszenz, Neutronenaktivierung, Isotopenanalyse u.a.) und ihre Ziele:
Identifikation der Materialien, Stand der Technologie, verfeinerte Klassifizierung, Herkunftsbestimmung, Echtheitsprüfung

˙ Datierung (radioaktive, biologische, magnetische u. a. Uhren:
Radiokohlenstoff, Lumineszenz, Dendrochronologie u.a.)
Literatur: neuere Literatur: s. http://www.archaeometrie.de (Nachrichtenblatt)

LITERATUR (ältere Lehrbücher)

M.J. Aitken: Science-based Dating in Achaeology, Longman, London 1986

H. Mommsen: Archäometrie, Teubner-Studienbücher, Stuttgart 1986

A.M. Pollard & C. Heron: Archaeological Chemistry, RSC-Paperbacks, 1996

R.E. Taylor & M.J. Aitken: Chronometric Dating in Archaelogy, Plenum Press New York and London, 1997

J. Fassbinder & W. Irlinger: Archaeological Prospection, Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, 1999

D.R. Brothwell & A.M. Pollard: Handbook of Archeological Science, John Wiley & Sons, Chichester 2001

6818 Seminar zu Strings und Branen und zur konformen Feldtheorie / Seminar on Strings and Branes and Conformal Field Theory (D/E)
Mi 13-15, SR I, HISKP
in Verbindung mit 6799 und 6800
Dozent(en): R. Flume, S. Förste
Fachsemester: Ab 7. Semester
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Quantenmechanik; rudimentaere Kenntnisse der Quantenfeldtheorie sind hilfreich.
Inhalt: Themen in Ergaenzung der Vorlesungen 6799 und 6800.
Literatur: Wie unter 6799 und 6800 angegeben.

6895 Seminar zur Darstellungstheorie unendlich-dimensionaler Lie-Algebren
Mi 15-17, SR I, HISKP
Dozent(en): M. Flohr
Fachsemester: 7. Semester, ggfls. ab 5. Semeseter
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Quantenmechanik ist essentiell. Grundkenntnisse in Lie-Algebren sind sehr hilfreich. Etwas Gruppentheorie und statistische Physik schaden nicht. Wirklich wichtig ist aber Spaß an mathematischen Strukturen in der Physik.
Inhalt: Wir erarbeiten zusammen das kleine Büchlein "Bombay Lectures on Highest Weight Representations of Infinite Dimensional Lie Algebras" von Victor Kac und Ashok Raina. Das Buch ist in 12 Vorträge gegliedert. Folgende Themen werden wir behandeln bzw. anreißen:
- Virasoro Algebra und ihre Darstellungen (Verma Module, irreduzible Module, unitäre Darstellungen);
- Lie-Algebren unendlich-dimensionaler Matrizen, deren Darstellungen und die zugehörigen bosonischen und fermionischen Fockräume;
- Bosonen-Fermionen-Korrespondenz (ein in der modernen Festkörperphysik sehr wichtiges Konzept);
- Vertex-Operatoren (ein in der Stringtheorie und der konformen Feldtheorie wichtiges Konzept);
- Schur-Polynome;
- Solitonen am Beispiel der KP-Hierarchie von partiellen Differentialgleichungen;
- Kac-Determinante, Sugawara-Konstruktion und Goddard-Kent-Olive-Konstruktion (dies Konzepte sind in der konformen Feldtheorie sehr wichtig);
- Weyl-Kac Charakterformel und Theta-Funktionen;
Dieses Seminar stellt damit mathematische Grundlagen und Konzepte zur Verfügung, die in modernen Zweigen der theoretischen Physik wie der Stringtheorie, aber auch in Bereichen der Festkörperphysik, eine zentrale Rolle spielen. Konkrete Anwendungsbeispiele werden wir, sofern es die Zeit zuläßt, hin und wieder ansprechen.
Literatur: - V.G. Kac, A.K. Raina, "Bombay Lectures on Highest Weight Representations of Infinite Dimensional Lie Algebras", Adv. Series Math. Phys., Vol. 2, World Scientific 1987;
- J. Fuchs, "Affine Lie Algebras and Quantum Groups", Cambridge UP 1992;
- P. Goddard, D. Olive, "Kac-Moody and Virasoro Algebras",World Scientific 1988;
- V.G. Kac, "Infinite dimensional Lie algebras (2nd ed.)", Cambridge UP 1990;
Weitere Literatur wird ggfls. zu den jeweiligen Vorträgen zur Verfügung gestellt.
Bemerkungen: Die Vorbesprechung zu diesem Seminar findet am Freitag, den 19.10.2003, um 9 Uhr im SR I HISKP statt.

6896 Seminar zur Positronenvernichtung
Mo 14-16, Bespr.R., HISKP
Dozent(en): M. Haaks, K. Maier, T. Staab
Fachsemester: 6
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Quantenmechanik, Physik der kondensierten Materie
Inhalt: Nachweis und Modellierung atomarer Fehlstellen.

- 1. Woche: Vorbesprechung
- 2. Woche: Einführung Teil 1 (M. Haaks): Experimenteller Zugang zu
atomaren Fehlstellen (Nachweismethoden speziell Positronenvernichtung)
- 3. Woche: Einführung Teil 2 (T. Staab): Überblick über aktuelle
Simulationsrechnungen zu atomaren Fehlstellen.
- ab 4. Woche: Vorträge der Studenten
Literatur: - Festkörperphysik, C. Kittel, Wiley
- States of Matter, David L. Goodstein, Dover Publications, New York 1975
- Solid State Physics, Ashcroft/Mermin, Saunders College Publishing, 1976
- Positron Annihilation in Semiconductors, R. Krause-Rehberg und H.S.
Leipner, Springer, 1999
- Werkstoffeigenschaften und Mikrostruktur, F. Vollertsen und S.
Vogler, Hanser Studien Bücher, München 1989
- Crystals, Defects and Microstructures - Modeling Across Scales, Rob
Phillips, Cambridge University Press 2001
Bemerkungen: Fehlstellen spielen in fast allen Bereichen der Festkörperphysik und der Materialwissenschaften eine entscheidende Rolle. Mit der Methode der Positronenvernichtung können Typ und Dichte der Fehlstellen im Festkörper bestimmt werden. Simulationsrechnungen ermöglichen deren eindeutige Identifikation durch einen direkten Vergleich mit experimentellen Daten.
Interessierten Studenten wird die Möglichkeit geboten an laufenden Forschungsprojekten (Experimente, Simulationsrechnungen) teilzunehmen.

Beginn: Mo 13.10.2003 (Vorbesprechung)

6820 Laboratory in the Research Group
(specifically for members of BIGS)
General introduction at the beginning of the term, see special announcement
Instructor(s): Dozenten der Physik
For terms no.: For BIGS students undergoing the Qualifying Year
Hours per week: 10
Prerequisites: Admission to BIGS
Contents: This course is designed to expose BIGS students during the Qualifying Year to a variety of research experiences in the physics department. It is an instrument for the students to find out in which area of experimental physics they would like to carry out a thesis project, and whether such projects are available.
Comments: A joint introduction will be held at the beginning of every term.

6824 Kern- und Teilchenphysik für Lehramtsstudierende
Do 10-12, SR II, HISKP
Dozent(en): A. Gillitzer
Fachsemester: 5 oder 7
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Grundlagen Atomphysik u. Quantenmechanik
Inhalt: Einführung in die Kern- u. Teilchenphysik
- fundamentale Bausteine der Materie und ihre Wechselwirkungen
- Grundlagen der starken Wechselwirkung
- Aufbau des Protons
- Aufbau der Kerne
- Kernzerfälle, Kernanregungen
- Kernreaktionen von niedrigen bis ultrarelativistischen Energien
- aktuelle Fragen u. wichtige moderne Experimente
Literatur: - B. Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche, Teilchen und Kerne,
Springer, 5. Aufl./korr. Nachdruck 2001, ISBN 3-540-65928-5
- H. Frauenfelder, E.M. Henley, Teilchen und Kerne,
Oldenbourg, 4. Aufl. 1999, ISBN 3-486-24417-5
- T. Mayer-Kuckuk, Kernphysik,
Teubner, 7. Aufl. 2002, ISBN 3-519-13223-0
- K. Bethge, Kernphysik - Eine Einführung,
Springer, 2. Aufl. 2001, ISBN 3-540-41444-4

6825 Seminar für Lehramtsstudierende: Atom- und Molekülphysik
Mi 14-16, HS, IAP
Dozent(en): R. Meyer-Fennekohl u.M.
Fachsemester: ab 6.
Wochenstundenzahl: 2+2
Voraussetzungen: Pflichtvorlesungen Theor. Phys. II A und Atomphysik
Inhalt: Historische Experimente und neuere Anwendungen der Atomphysik. Vertiefung des Vorlesungsstoffs an ausgewählten Beispielen. Übung im verständlichen Vortrag.
Literatur: zur allgemeinen Vorbereitung:
z.B Haken/Wolf: Atom- und Quantenphysik (Springer Verlag)
Bemerkungen: einer von vier alternativ möglichen Leistungsnachweisen

6826 Übungen zur Kern- und Teilchenphysik in Sekundarstufe I
2 st, nach Vereinbarung
Dozent(en): R. Meyer-Fennekohl
Fachsemester: ab 5.
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Grundstudium
Inhalt: Für diese Übung wird hauptsächlich unter denen geworben, die im WS die Vorlesung "Kern- und Teilchenphysik für Lehramtsstudierende" hören. Diese gehört aber nicht in den fachdidaktischen Bereich. Es soll also nicht der Vorlesungsinhalt mit Übungsaufgaben vertieft, sondern an Hand von Schulbuchaufgaben über den Unterricht in Sekundarstufe I diskutiert werden. Dort ist die Kernphysik jetzt in Klasse 10 Pflicht, während die Teilchenphysik (noch) nicht vorgesehen ist. Anknüpfungspunkte zur Vorlesung werden dabei gern genutzt.
Literatur: Schulbücher, auch alte aus der eigenen Schulzeit

Bemerkungen: Zusatzstudium für Sekundarstufe-I-Prüfungen. Keine Klausur, Hausaufgaben aus Schulbüchern.

6827 Seminar zur Fachdidaktik der Physik
Di 10-12, HS, IAP, und 2 st nach Vereinbarung
Dozent(en): R. Meyer-Fennekohl u.M.
Fachsemester: ab 5.
Wochenstundenzahl: 2+2
Voraussetzungen: Grundstudium
Inhalt: Vorbereitung einer Unterrichtsstunde für SI mit schulüblichen Experimenten, Durchführung im Seminar, Beurteilung anderer Stunden.
Der amtliche Lehrplan (NRW) und die gängigen Schulbücher werden herangezogen und mögliche Realisierungen diskutiert, auch im Hinblick auf PISA. Neben der Elementarisierung des Fachwissens wird beachtet, was wir gegen die Unbeliebtheit des Faches zu tun haben. Zwar können die Unterrichtsentwürfe nicht in echten Klassen ausprobiert werden, aber die Mitstudierenden sollen versuchen, wie Schülerinnen und Schüler der jeweiligen Jahrgangsstufe mitzuarbeiten (oder eventuell wie sie eine begründete Protesthaltung einzunehmen). Auch das ist eine gute Übung.
Literatur: Muckenfuß, Heinz: Lernen im sinnstiftenden Kontext. (Cornelsen Verlag 1995)
Bemerkungen: Teilnahmebescheinigung für Zusatzprüfung Sekundarstufe I

6828 Demonstrationspraktikum für Lehramtsstudierende
in Gruppen, Mo 14-17, HS, IAP
Dozent(en): R. Meyer-Fennekohl u.M.
Fachsemester: ab 7.
Wochenstundenzahl: 3
Voraussetzungen: Fortgeschrittenenpraktikum
Inhalt: Während im Diplomstudium das Fortgeschrittenenpraktikum weitergeführt wird, werden im Lehramtsstudium Freihandversuche und mehr oder weniger aufwändige Experimente zur Demonstration (statt zur Erforschung oder Messung) physikalischer Phänomene entworfen, aufgebaut, geübt und vorgeführt. Sie müssen für die Schule geeignet sein. Neue Ideen sind willkommen und auszuprobieren. Auch die physikalischen Phänomene selbst werden diskutiert, vor allem, wenn sie nicht zum Kanon gehören. Die sogenannten Neuen Medien werden genutzt.
Literatur: vorliegende Protokolle, Schulbücher und fachdidaktische Werke der Institutsbibliothek
Bemerkungen: qualifizierter Studiennachweis, Pflicht für Lehramt

6829 Schulpraktische Studien in Physik
4 st nach Vereinbarung, EMA-Gymnasium
Dozent(en): H. Busse, R. Meyer-Fennekohl
Fachsemester: ab 5.
Wochenstundenzahl: 4
Voraussetzungen: möglichst Seminar zur Fachdidaktik
Inhalt: Gemeinsame Hospitation in einem Kurs, wo hauptsächlich Schülerversuche durchgeführt werden. Alle Studierenden entwerfen und halten je eine Doppelstunde. Der Unterricht wird im Begleitseminar vorher und nachher besprochen.
Diese schulpraktischen Studien finden je nach Bedarf statt, meist in der vorlesungsfreien Zeit als Blockpraktikum.
Literatur: Schulbücher werden ausgegeben
Bemerkungen: Pflicht für Lehramt

6835 Praktikum in der Arbeitsgruppe: Analyse von Daten aus Elektron-Positron-Kollisionen oder Proton-Proton-Kollisionen, Halbleiter-Sensoren und ASIC-Elektronik / Laboratory in the Research Group: Analysis of Data from Electron-Positron-Collisions or Proton-Proton-Collisions, Semiconductor Sensors and ASIC Electronics (D/E)
pr, ganztägig, 4 Wochen lang, nach Vereinbarung, PI
Dozent(en): M. Kobel, N. Wermes u.M.
Fachsemester: 7 oder höher
Wochenstundenzahl: 4 Wochen ganztägig
Voraussetzungen: Vorlesungen über Teilchenphysik
Vorlesungen über Detektoren und Elektronik
Inhalt: Studenten sollen in 4 Wochen einen Einblick in die Forschungen der Arbeitgruppe erhalten. Es besteht die Wahl zwischen

A) Analyse von Daten an Experimenten der Hochenergiephysik (ATLAS,OPAL,D0)
B) Entwicklung von Halbleitersensoren und ASIC - Elektronik

1. Woche: Vorträge von Mitgliedern der Arbeitsgruppe an die Studenten
2. Woche: Vorträge der Studenten über das zu bearbeitende Thema nach Einarbeitung
1.+2. Woche Einarbeitung
ab 2. Woche bis 4. Woche: Durchführung eines kleinen Projektes
Literatur: wird gestellt
Bemerkungen: Langfristige Anmeldung ist erforderlich, bei
Proff. Kobel/Wermes

6836 Praktikum in der Arbeitsgruppe: Materialwissenschaftliche Untersuchungen mit der Synchrotronstrahlung / Laboratory in the Research Group: Material Science and Synchrotron Radiation (D/E)
pr, ganztägig, 4 Wochen lang, nach Vereinbarung, PI
Instructor(s): H. Modrow u.M.
For terms no.: 6 or higher
Hours per week: full time, for 4 weeks
Prerequisites: Quantum Mechanics I, FP I, Atomic Physics
Contents: The unique properties of Synchrotron Radiation have enabled experiments based on Synchrotron light to provide key information for a huge number of research topics not only from Physics, but also from Biology, Chemistry, Medicine, Material science and Engineering.
After a broad introduction to the variety of experimental techniques using Synchrotron Radiation and some of the scientific questions using these techniques, the participants will be assigned projects according to their individual interests.
Literature: Dependent on the individual project. Will be provided upon registration.
Comments: Up to two participants per term can get the chance to go to Baton
Rouge, USA on an extended course.

Registration starts immediately.

Contact H. Modrow, PI 245, Tel.3203, e-mail: modrow@physik.uni-bonn.de

6837 Praktikum in der Arbeitsgruppe: Analyse von Elektron-Proton-Streuereignissen / Laboratory in the Research Group: Analysis of Electron-Proton-Scattering Events (D/E)
pr, ganztägig, 2 bis 3 Wochen nach Vereinbarung, PI
Instructor(s): I. Brock, E. Hilger u.M.
For terms no.: 6-8
Hours per week: full time, two or up to three weeks, by arrangement
Prerequisites: Contents of the course Particle Physics (Teilchenphysik)
Contents: Introduction to the current research activities of the group, introduction to data analysis techniques for particle reactions, opportunity for original research on a topic of own choice, with concluding presentation to the group.
Literature: Working materials will be provided.
Comments: The course aims to give interested students the opportunity for practical experience in our research group and to demonstrate the application of particle physics experimental techniques.

Depending on the students' preferences the course is given in German or in English.

6838 Praktikum in der Arbeitsgruppe: Neurophysik, Computational Physics, Zeitreihenanalyse von EEG und Modellsystemen
pr, ganztägig, nach Vereinbarung, HISKP
Instructor(s): K. Lehnertz u.M.
For terms no.: 6. semester or higher
Hours per week: Block course, 4 weeks
Prerequisites: basics of programming language (e.g. C, C++, Pascal)
Contents: This laboratory course provides insight into the current research activities of the Neurophysics group. Introduction to time series analysis techniques for biomedical data, neuronal modelling, cellular neural networks. Opportunity for original research on a topic of own choice, with concluding presentation to the group.
Literature: Working materials will be provided.
Comments: Contact:
PD Dr. K. Lehnertz
email: klaus.lehnertz@ukb.uni-bonn.de

6934 Stars and stellar evolution
Fr 10-13, HS, Astronomie
Instructor(s): K.S. de Boer, M. Hilker
For terms no.: 5-6
Hours per week: 3
Prerequisites: Vordiplom Astronomie
Contents: The class deals with the basic topics of stars and their evolution.
Specific topics covered are:

Radiation transport and physics of stellar atmospheres,
Continuous and absorption line spectra,
Stellar structure and physics of stellar interiors,
Processes of nuclear fusion,
Starformation, Pre main-sequence stars,
Stellar evolution and post main-sequence stadia,
Degenerate stars and supernovae,
Binaries, Stellar mass function, Stellar populations
Literature: Carroll B.W., Ostlie D.A., Modern Astrophysics; ISBN 0-201-54730-9

Böhm-Vitense E., Introduction to Stellar Astrophysics, Vol. 1,2,3; ISBN 0-521-34869-2, 0-521-34870-6, 0-521-34871-4

Kippenhahn R., Weigert A., Stellar Structure and Evolution; ISBN 0-387-50211-4
Comments: Es gibt ein voll ausgearbeitets Skriptum

There is a full write-up in english

6935 Physik des erdnahen Weltraums I
Mi 14-16, HS Astronomie
Dozent(en): G. Prölß
Fachsemester: 5
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Vordiplom
Inhalt: 1. Höhenstruktur der neutralen Hochatmosphäre (Zustandsgrößen von Gasen und ihre gaskinetische Deutung; barosphärische Dichteverteilung; exosphärische Dichteverteilung)
2. Absorption von Sonnenstrahlung in der Hochatmosphäre (Ursprung und Eigenschaften der Sonnenstrahlung; Absorption von Sonnenstrahlung in planaren Atmosphären; Aufheizung und vertikale Temperaturverteilung; Temperatur- und Dichtevariationen; thermosphärische Dynamik)
3. Höhenstruktur der Ionosphäre (Kenngrößen und Nomenklatur; Produktions- und Verlustprozesse; photochemisches Gleichgewicht; Transportprozesse: ambipolare Diffusion; Wechselwirkung Radiowellen-Ionosphäre
Literatur: G.W. Prölss, Physik des erdnahen Weltraums, Springer Verlag 2003
Bemerkungen: Diese Vorlesung wendet sich an Hörerinnen und Hörer, die die Gebiete, Methoden und Ergebnisse der Weltraumforschung oder Extraterrestrischen Physik kennenlernen möchten. Sie ist für ein relativ breites Publikum gedacht. Vorausgesetzt werden lediglich Grundkenntnisse der Mathematik und Physik, wie sie in den ersten Semestern eines naturwissenschaftlichen Studiums erworben werden. Spezielles Wissen wird im Zusammenhang mit dem jeweils behandelten Phänomen abgeleitet.
Diese Ableitungen sind möglichst einfach gehalten und orientierten sich an dem Prinzip, daß im Konfliktfall der physikalischen Anschaulichkeit vor der formalen Strenge der Vorzug gegeben wird.

6938 Astronomische Interferometrie und digitale Bildverarbeitung
Mi 16-17.30, HS Astronomie
Dozent(en): G. Weigelt
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: keine
Inhalt: Grundlagen der Wellen- und Fourier-Optik
Grundlagen der Statistik
Statistische Optik
Bilddetektoren (CCDs, photonenzählende Detektoren, IR-Detektoren)
Astronomische Photographie
Auflösungssteigerung durch digitale Entfaltung von Bildern
Interferometrische Abbildungsmethoden in der optischen Astronomie
Interferometrische Spektroskopie-Methoden
Theorie des Photonenrauschens
Iterative Bildrekonstruktionsmethoden
Literatur: J.W. Goodmann, Statistical Optics (Wiley Interscience)
J.W. Goodmann, Fourier Optics (McGraw Hill)
F.M.Wahl, Digitale Bildsignalverarbeitung (Springer Verlag)

6939 Cosmic magnetic fields
Do 11, HS Astronomie
Beginn: 30.10.
Instructor(s): P. Biermann
For terms no.: from 6.
Hours per week: 2, Thus 11h am
Prerequisites: Electrodynamics, thermodynamics
Contents: 1. Obervations of magnetic fields in the cosmos - methods
2. Sites of magnetic fields, large scale structure, clusters of galaxies, galaxies, interstellar medium, stars
3. Magnetic seed fields
4. Dynamo effect to strengthen magnetic fields
5. Distribution of magnetic fields in the cosmos
6. Time scales, order and symmetry, constraints
7. A tentative theory
Literature: Spitzer, Physics of Fully Ionized Gases, 2nd ed., 1962, Interscience-Wiley
Comments: The lectures will be in English; the detailed schedule will be announced in the first lecture, Oct 30.

6940 How to write an abstract, article, proposal
Blockvorlesung, pr., ges. Ankündigung
Instructor(s): K.S. de Boer
For terms no.: 8-10
Hours per week: 1
Contents: In a number of sessions the various aspects of relevance for the writing of texts will be discussed using examples. The class is tailored to advanced students of astronomy.
Literature: See seperate announcement (Bulletin Boards Astronomy)

6941 Veränderliche Sterne
Blockvorlesung, ges. Ankündigung
Dozent(en): H. Dürbeck
Fachsemester: 5-8
Wochenstundenzahl: 1 (als Blockvorlesung)
Voraussetzungen: keine
Inhalt: 1.Typologie der veränderlichen Sterne: Pulsierende - Kataklysmische - eruptive
2. Beobachtungsmethoden gestern und heute (Plattenarchive, Suche nach Veränderlichen in CCD-Durchmusterungen, Benutzung des WWW)
3. Ausgewählte neuere Ergebnisse der Veränderlichenforschung
4.Veränderliche Sterne im Rahmen der Sternentwicklung
Literatur: C. Hoffmeister, G. Richter, W. Wenzel: Veränderliche Sterne, Leipzig 1990;
C. Jaschek, M. Jaschek: The classification of stars, Cambridge 1990

6944 Astronomie für Einsteiger
Di 17-18, HS I, Universitätshauptgebäude
Beginn: 28.10.
Dozent(en): M. Geffert
Wochenstundenzahl: 1
Voraussetzungen: Vorkenntnisse sind nicht erforderlich
Inhalt: Die Vorlesung soll eine allgemeinverständliche Einführung in die
Astronomie sein. Sie ist gedacht als Angebot an Personen, die sich über grundlegende Fragen der Astronomie Gedanken machen wollen. Im Rahmen der Vorlesung werden folgende Schwerpunkte behandelt: Astronomische Beobachtungen im Alltag, Sternbilder, Aufbau des Planetensystems, Lebensweg eines Sterns, Milchstrasse und Galaxien, Schwarze Löcher und Suche nach außerirdischen Lebewesen.
Literatur: Alle Arten von allgemeinverständlicher Einführung in die Astronomie, die Literatur wird in den ersten Vorlesungen ausführlich besprochen. Als Anleitung zur eigenen Beobachtung wird:
Kosmos Himmelsjahr 2003 bzw 2004 (H.U. Keller)
E. Karkoschka, Atlas für Himmelsbeobachter (ISBN 3-440-07488-9)
Bemerkungen: Die Vorlesung beinhaltet eine abendliche Einfuehrung in die Sternbilder und eine Besichtigung des Observatoriums Hoher List bei
Daun ind der Eifel.

Die Vorlesung beginnt erst am 28.10.

6945 Programmieren für die Astronomie
Blockvorlesung, ges. Ankündigung
Dozent(en): A. Heithausen
Fachsemester: 8
Wochenstundenzahl: 2-woechige Blockvorlesung, ganztaegig
Voraussetzungen: Grundsaetzliche Computerkenntnisse
Inhalt: In Zusammenarbeit mit Mitarbeitern aus den Astronomischen Instituten und dem Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie wird den Hoerern ein Einstieg in Programmiertechniken der Astronomen vermittelt.
Die Anwendungen reichen von der einfachen Datenreduktion und Bildverarbeitung bis hin zur Steuerung von Teleskopen und komplexen Empfaengern. Den Hoerern wird die Moeglichkeit gegeben durch praktische Uebungen am Computer den Stoff der Vorlesung zu vertiefen.
Bemerkungen: Blockvorlesung mit praktischen Uebungen am Computer
Start: 9.Februar 2004 9:15 Uhr, ganztaegig

6946 Galaxienhaufen
Do 9-11, MPIfR, HS 0.01
Dozent(en): W. Huchtmeier
Fachsemester: 4
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Einfuehrung in die Astronomie
Inhalt: 1. Eigenschaften und Verteilung von Galaxien.
2. Klassifikation von Galaxienhaufen.
3. Komponenten von Galaxienhaufen.
4. Entwicklung von Galaxienhaufen.
5. Grossraeumige Verteilung von Galaxien und Haufen.
Literatur: Debra M. Elmegreen : Galaxies and Galactic Structure
Prentice Hall 1998

Greg Bothun : Modern Cosmological Observations and Problems
Taylor and Francis 1998

S. van den Bergh : The Galaxies of the Local Group
Cambridge University Press 2000

6948 Leben im Universum - physikalische und chemische Voraussetzungen (D/E)
Do 13-15, MPIfR, HS 0.01
Dozent(en): E. Krügel, K. Menten, J. Schmid-Burgk
Fachsemester: 3.
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Kenntnisse der Physik wie beim Vordiplom sind wünschenswert.
Inhalt: 1. Das Sonnensystem im Weltall
2. Physik der Erde
3. Evolutionstheorie des Lebens und Molekulargenetik
4. Der Usprung der Elemente
5. Organische Moleküle und Staub im Weltall
6. Die Entstehung von Sternen und Planeten
7. Das anthropische Prinzip der Kosmologie an ausgewählten Beispielen
Literatur: Nach Angabe

6949 Physik der kosmischen Jet-Quellen
Mo 11-13, R. 1.11
Beginn: 20.10.
Dozent(en): W. Kundt
Fachsemester: offen
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: die Grundvorlesungen in Physik
Inhalt: Während der vergangenen 40 Jahre sind Hunderte von Jet-Quellen - oder Bipolaren Flüssen - am Himmel entdeckt und breitbandig abgebildet worden, von Radiofrequenzen bis zu Roentgen- oder sogar harten gamma-Energien (E ~ 10 TeV), und Ausdehnungen zwischen 10^16 und 10^25 cm.
Ihre Zentralquellen sind recht unterschiedlich `identifiziert´ worden, als (1) Zentren galaktischer Scheiben, (2) binäre Neutronensterne, (3) sich bildende binäre weiße Zwerge, und (4) neugeborene Sterne. Allen gemeinsam sind sehr dünne, vielfach fokussierte Strahlen (Öffnungswinkel ~ 1^o), mit hellen `Knoten´ und `Koepfen´, stark variable, breitbandige, sehr harte Zentralquellen, Helligkeitskontraste von 10^(2+-2)
zwischen Kern und Kokon, und betonte Seitigkeit (Strahlung in Vorwärts-Hemisphäre). Eine einheitliche Beschreibung gelingt durch rotierende Magneten (als Quelle) und extrem-relativistisches Paarplasma, das in selbsterzeugten, gekreuzten B- und E-Feldern nahezu strahlungsfrei durch selbstgerammte Vakuumkanäle E x B-driftet.
Literatur: W.Kundt :
Astrophysics, A Primer , Springer 2001

W.Kundt :
Jets from Stars and Galactic Nuclei, Lecture Notes in Physics 471, Springer 1995
Bemerkungen: Beginn Montag, 20.Oktober

6950 Astrophysics of miniquasars
Do 9-10.30, R. 1.11
Instructor(s): M. Massi
For terms no.: 5
Hours per week: 2
Contents: Stellar-mass black holes in our Galaxy mimic many of the phenomena
seen in quasars but at much shorter timescales.
In these lectures we present and discuss how the simultaneous use
of multiwavelength observations has allowed a major progress in the
understanding of the accretion/ejection phenomenology.

1. Miniquasars and Quasars
Definitions: X-ray binaries
Stellar evolution, white dwarf, neutron star, BH
Accretion power in astrophysics
Microquasars: just a phase for the X-ray binaries?
Why the name miniquasars?
Eddington luminosity and temperature of the accretion disc.
X-ray astronomy

2. Nature of the components of the binary system
Nature of the mass donor: Low and High Mass X-ray Binaries
Accretion by wind or/and by Roche lobe overflow
Mass function: neutron star or black hole ?

3.-4 X-ray observations
X-ray spectra
Multicolor disc
Spectral states and inner radius
Low/Hard state and radio emission
Processes: inverse Compton and synchrotron

5-6-7.Radio observations
Single dish monitoring and VLBI
Superluminal motion
Doppler Boosting
Synchrotron radiation
The minimum energy requirements
Energy losses

8. Magnetohydrodynamic Production of Jets
Astrophysical jets
Magnetohydrodynamic acceleration and collimation
Semi-analytic studies and numerical simulations
Jet speed and Jet power
Helical Jets

9.10,11,12 Miniquasars
9 The "bizarre" spectrum of SS433
The black hole candidate Cygnus X-1
10 The periodic source LSI 61303
11 The superluminal sources: GRS 1915, GRO J1655-40
Near the galactic centre: 1E1740.7-2942 and GRS 1758-258
12 A gamma-ray-emitting persistent microquasar: LS 5039

13. Periodic oscillations
Quasi Periodic Oscillations (QPO) and spectral states
Low and high frequency QPO
Inner disc oscillations

14. Pulsars in X-ray binary systems

15. Gamma-ray burts

16. Summary and Prospects for the future
Instruments : VLBI, VLT
Satellites (Missions)
Open Questions
Literature: Literature references will be provided during the course

6951 Exoplanets: Beobachtung und Theorie
Mo 10-12, HS Astronomie
Dozent(en): E. Willerding
Fachsemester: 3
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Grundkenntnisse in Astronomie/Astrophysik
Inhalt: 1. Detektionsmethoden für extrasolare Planeten
2. Himmelsmechanik: Fourieranalyse der Keplerbewegung
3. Microlensing: Theorie und Beobachtung
4. Statistik der bis jetzt entdeckten Syteme
5. Welche Bedingungen legen die Fakten den Entstehungsszenarien auf?
6. Sterne, braune Zwerge und Riesenplaneten
Literatur: Wird in der Vorlesung bekanntgegeben.
Bemerkungen: Zuhörer können Wünsche äußern, welches Thema besonders behandelt werden soll.

6936 Cosmology
Mo, Di 16.30-18.15, HS 0.01, MPIfR
Instructor(s): P. Schneider
For terms no.: 7
Hours per week: 3(V) + 1 (Ue.)
Prerequisites: Vordiplom, Introduction to Astronomy, Thermodynamics
Contents: Cosmology: Introduction and overview
The isotropic Universe
Introduction to General Relativity
Cosmological solutions of Einstein's equations
Thermal history of the Universe
(Strong and weak) Gravitational Lensing
Structure Formation in the Universe
CMB anisotropies
Cosmic shear
Galaxy formation
Literature: J.A. Peacock, `Cosmological Physics', CUP
Comments: After the introductory part, which contains an introduction to GR, the lecture course will concentrate on modern developments. The main aim is to demonstrate that cosmology is a predictive theory, which was beautifully tested (and verified) by the WMAP results released in Feb. 2003. In particular, the formation of structure in the Universe can be studied in great detail. New frontiers of cosmological research will be outlined.

6937 Radio astronomy: tools, applications, and impacts
Di 16-17, Do 16-18, R. 1.11
Instructor(s): U. Klein
For terms no.: 6 & 7
Hours per week: 3
Prerequisites: Vordiplom, E-Dynamik
Contents: "Advanced Radio Astronomy"

Who: U. Klein
When: Winter term, Tuesday 4:15 p.m., Thursday 4:15 p.m.
Where: Astronomische Institute, room 1.11

This lecture is supposed to be attended by students studying main courses. Successful participation of the course on Electrodynamics is a prerequisite, otherwise, elementary courses in physics and mathematics are required. A successful participation in this class means 3 academic hours of lectureing per week, plus participation in the associated lab course. The latter usually takes place after the winter term (in a block). Any students who invisage a thesis in radio astronomy are strongly recommended to attend this lecture!

In what follows a syllabus of the lecture is given, which is still subject to changes since it had to be 'glued together' from previously two courses.

1. Introduction
history; astrophysics and radio astronomy

2. Single-dish telescopes
Cassegrain and Gregory foci; geometries and ray tracing; antenna diagrams; antenna parameters

3. Fourier optics
Fourier transform; aperture - farfield relations; spatial frequencies and filtering; power pattern; convolution and sampling; resolving power

4. Influence of earth's atmosphere
ionosphere, troposphere; plasma frequency; Faraday rotation; refraction, scintillation; absorption / emission; radiation transport

5. Receivers
total-power and heterodyne systems; system temperature; antenna temperature, sensitivity; Dicke-, correlation receiver; amplifiers; hot-cold calibration

6. Wave propagation in conductors
coaxial cables, waveguides; matching, losses; quasi optics

7. Backend
continuum, IF-polarimeter; spectroscopy; filter spectrometer; autocorrelator; acousto-optical spectrometer; pulsar backend

8. mm and submm techniques
telescope parameters and observables; atmosphere, calibration, chopper wheel; error beam; SIS receivers; bolometers

9. Single-dish observing techniques
on-off, X-Scan, Raster; continuous mapping, OTF, fast scanning; frequency-switching, wobbling technique

10. Data analysis
sampling theorem; spectroscopy; multi-beam observations; image processing, data presentation

11. Interferometry basics
aperture - image plane; complex visibility; delay tracking; fringe rotation; sensitivity

12. Imaging
Fourier inversion; cleaning techniques; self-calibration; zero-spacing correction

13. VLBI
station requirements; processor; calibration and imaging; retarded baselines; geodesy

14. Spectroscopy
XF and FX correlation; data cubes

15. Polarimetry
cross dipoles; circular feeds; spurious polarization

16. Future developments and science
projects, telescopes; LOFAR, SKA, ALMA, SOFIA, Planck; impacts: ISM, IGM, cosmology ...
Literature: Radio Astronomy
Burke & Graham-Smith
Cambridge Univ. Press
(Übersicht über Technik, Beobachtungen, Entdeckungen und Befunde)

"Tools of Radio Astronomy"
Rohlfs & Wilson
(wie der Name sagt...; Grundlagen, Meßmethoden, Strahlungsprozesse;
z.T. sehr detailliert in den mathematischen Ableitungen)

"Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy"
Thompson, Moran & Swenson
John Wiley & Sons
(umfassendste Darstellung der Radiointerferometrie und Apertursynthese)

"Synthesis Imaging in Radiol Astronomy"
Hrsgb. Perley, Schwab & Bridle
Astron. Soc. Pacific
(Apertursynthese praxisnah)

"The Fourier Transform and its Applications"
(die Fourier-Bibel; Pflichtlektüre für jeden Physiker)
Comments: Die Vorlesung wurde immer auch durch ein Praktikum ergänzt.
Dessen Durchführbarkeit hängt von unserer personellen Kapazität
ab. Anstelle des Praktikums können auch Übungen durchgeführt werden.

6961 Seminar der Astronomie / Astrophysik
Mo 14-15.30, HS Astronomie
Dozent(en): U. Klein, P. Biermann, K.S. de Boer, A. Heithausen, W. Kundt, U. Mebold, P. Schneider, G. Weigelt, R. Wielebinski u.M.
Fachsemester: 1
Wochenstundenzahl: 2
Voraussetzungen: Einführung in die Astronomie
Inhalt: breites Themenangebot aus der Astrophysik
Literatur: wird von jedem Betreuer gestellt
Bemerkungen: Vorbesprechung mit Themenvergabe
am Montag, den 13.10.03, 14 s.t.
HS 0.03 AIUB

Webseite beachten!

Letzte Änderung: 23.10.2003 10:52:18