phy320 - Graduation Module Theoretical Physics (Complete module description)

Theoriemodule des Bachelor-Studiums, Kenntnisse einer höheren Programmiersprache (vorzugsweise C)

Erweiterung und Abrundung der Ausbildung in theoretischer Physik durch den Erwerb solider und vertiefter Kenntnisse fortgeschrittener Konzepte und Methoden der theoretischen Physik. Die Studierenden erwerben je nach gewählter Veranstaltung Kenntnisse auf den Gebieten Vertiefung des Verständnisses der nicht-relativistischen Quantenmechanik, Grundlagen der relativistischen Quantenmechanik, grundlegende numerische Methoden der theoretischen Physik, Algorithmen und Datenstrukturen im wissenschaftlichen Rechnen, Debugging, Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie, Aspekte der Astrophysik und Kosmologie. Sie erlangen Fertigkeiten im sicheren Umgang mit modernen Methoden der theoretischen Physik wie Diagrammentwicklungen, Molekulardynamik- und Monte-Carlo-Simulationen und differentialgeometrischen Konzepten, in der quantitative Analyse von fortgeschrittenen Problemen der theoretischen Physik und in der Weiterentwicklung der physikalischen Intuition. Sie erweitern ihre Kompetenzen zur erfolgreichen Bearbeitung anspruchsvoller Probleme der theoretischen Physik mit modernen analytischen und numerischen Methoden, zur eigenständigen Erarbeitung von Zugängen zu aktuellen Entwicklungen der theoretischen Physik und zum Verständnis übergreifender Konzepte und Methoden der theoretischen Physik und der Naturwissenschaften allgemein.

Quantenmechanik II:
Streutheorie: Partialwellenentwicklung, Born‘sche Reihe, Funktionalintegrale: Feynman-Propagator, klassischer Grenzfall,
relativistische Quantenmechanik: Klein-Gordon-Gleichung, Dirac-Gleichung, freie Lösungen, Wasserstoffatom, Antiteilchen, PCT

Computerorientierte theoretische Physik:
Debugging, Datenstrukturen, Algorithmen, Zufallszahlen, Datenanalyse, Perkolation, Monte-Carlo-Simulationen, Finite-Size Scaling, Quanten-Monte-Carlo, Molekulardynamik-Simulationen, ereignisgetriebene Simulationen, Graphen und Algorithmen, genetische Algorithmen, Optimierungsprobleme

Allgemeine Relativitätstheorie:
Äquivalenzprinzip, Bewegung im Gravitationsfeld, Metrik, Tensoren, Kovariante Ableitung, Riemannscher Krümmungstensor, Einsteinsche Feldgleichungen, Erhaltungsgrößen, Schwarzschild Lösung, Schwarze Löcher, Gravitationsstrahlung, Experimentelle Tests, Kosmologie, Friedmann-Gleichungen

Quantenmechanik II:
P. Reineker, M. Schulz, B. M. Schulz: Theoretische Physik IV: Quantenmechanik 2. Wiley-VCH, Weinheim 2008.
G. Baym: Lectures on Quantum Mechanics. Addison-Wesley, New York, 1990
J. D. Bjorken, S. Drell: Relativistic Quantum Mechanics. Mc Graw-Hill, 1965
W. Greiner: Relativistic Quantum Mechanics. Springer, 1994
M.D. Scadron: Advanced Quantum Theory. Springer, 1979

Computerorientierte theoretische Physik:
T. H. Cormen, S. Clifford, C.E. Leiserson, und R.L. Rivest: Introduction to Algorithms. MIT Press, 2001
A. K. Hartmann: Practical guide to computer simulation. World-Scientific, 2009
J. M. Thijssen: Computational Physics. Cambridge University Press, 2007
M. Newman, G. T. Barkema: Monte Carlo Methods in Statistical Physics. Oxford University Press, 1999

Allgmeine Relativitätstheorie:
C. W. Misner, K. S. Thorne, J. A. Wheeler: Gravitation. Freeman, New York, 2002
S. Weinberg: Gravitation and cosmology: principles and applications of the general theory of relativity. John Wiley, New York, 1972
R. d’ Inverno: Introducing Einstein’s relativity. Clarendon Press, Oxford, 1992
J. B. Hartle: Gravity: an introduction to Einstein’s general relativity. Addison-Wesley, San Francisco (CA), 2003

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