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Jeweils am Montag, 08:15-10:00 (Vorlesung) und 10:15-12:00 (Übungen)
im alten Hörsaal 2, 1.22 EG (Physikinstitut).
Zum Inhalt:
Die Quantisierung eines klassischen Teilchens führt auf das
Konzept der Wellenfunktion -
was aber geschieht, wenn gar Wellenfunktionen quantisiert werden?
Relativistische Quantenfeldtheorien,
wie sie z.B. im Standardmodell der Teilchenphysik auftreten,
beschreiben die Natur nachweislich erfolgreich bis auf Längenskalen
der Grössenordnung
10-19 m=10-10 nm und sind die Sprache, mit der Hochenergieprozesse
an Beschleunigern
wie dem LHC am CERN beschrieben werden können.
Ein wichtiges Instrument bei der Beschreibung physikalischer Theorien,
seien sie nun quantisiert
oder nicht,
stellt das Konzept der Symmetrie dar.
In der Physik ist eine Symmetrie eine Transformation eines Objekts unserer
Anschauung,
welche Eigenschaften
des Objekts erhält. Beim entsprechenden Objekt kann es sich sowohl
um ein physikalisches System als auch
um eine mathematische Struktur (z.B. ein Naturgesetz)
handeln. Symmetrien einer Objekteigenschaft bilden in natürlicher Weise
eine Transformations-Gruppe.
Das Verständnis der Raumzeitsymmetrien, darstellbar mit Hilfe der
Poincare- oder der Lorentzgruppe
SO+(3,1)
ermöglicht erst die Definition des Teilchenbegriffs in der Physik, und
innere (Eich-)Symmetrien
wie die SU(3) in der QCD sind unerlässliche mathematische Konzepte, wenn
die Struktur der
elementaren Wechselwirkungen in modernen Theorien
beschrieben werden soll.
Meine jährlich angebotene Vorlesung "Symmetrien, Teilchen und Felder" geht auf diverse Aspekte
fundamentaler Themen wie die Gruppen- und Darstellungstheorie der wichtigsten physikalischen
Symmetriegruppen und deren Konsequenzen für die Formalismen (Feldgleichungen, Wechselwirkungsterme)
in der relativistischen Teilchenphysik ein, und auf die mathematischen Techniken
zur Beschreibung relativistischer Elementarteilchenprozesse:
Symmetrien
- Raumzeitsymmetrien: Die (homogene/inhomogene (eigentliche orthochrone)) Lorentzgruppe
- Darstellungstheorie der wichtigsten physikalischen Symmetriegruppen ( SO(3), SU(2), SO+(3,1), ...)
- Bedeutung der relativistischen Raumzeitsymmetrie für den quantenmechanischen Formalismus
(z.B. bei der Konstruktion von Feldgleichungen)
- Mathematische Aspekte relativistischer (Quanten-)Feldtheorien
- Fockraumformalismus (Bosonen/Fermionen)
Methoden
- Distributionentheorie
- Feldquantisierung: Feldoperatoren als operatorwertige Distributionen
- Eichfixierung, Eichinvarianz und Kausalität auf klassischer und quantenmechanischer Ebene
- Evtl. Geistfelder
- UV-Divergenzen
- Wechselwirkungen & Wirkungsquerschnitte: störungstheoretische Berechnungen
Aus Zeitgründen können natürlich nicht alle oben gelisteten Themen behandelt werden.
Folgende mathematische Definitionen und Konzepte sollten dem Hörer aus
der linearen Algebra
vertraut sein:
Algebraische Grundbegriffe.
In der Vorlesung werden aktuelle Teile eines Skripts verteilt.
Vorlesungsnotizen (werden fortwährend ergänzt)
Literaturvorschläge
Geplante Vorlesungs- und Übungstermine:
16. September
23. September
30. September
7. Oktober
14. Oktober
21. Oktober
28. Oktober
4. November
11. November
18. November: Vorlesung fällt aus
25. November
2. Dezember
9. Dezember
16. Dezember: Schlussprüfung
Übungsblätter:
Übungsserie Nr. 1
Übungsserie Nr. 2
Übungsserie Nr. 3
Übungsserie Nr. 4
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Created August 2024 by Andreas Aste.