Infoblatt - 1. Institut für Theoretische Physik

Vorlesung „Gruppentheoretische Methoden der Physik II”
Sommersemester 2016
Priv.-Doz. Dr. Holger Cartarius, 1. Institut für Theoretische Physik
Büro:
Pfaffenwaldring 57, Zimmer 4.152
Telefon:
0711/685-69854
E-Mail:
[email protected]
1 Vorlesung
1.1 Daten
Termin:
Erste Vorlesung:
Vorlesung im Web:
Mittwoch, 8.00 – 9.30 Uhr, Seminarraum 3.123
Mittwoch, 6. April 2016
http://itp1.uni-stuttgart.de/lehre/vorlesungen/?T=127
1.2 Themen
Symmetrien haben in der Physik eine herausragende Bedeutung und ohne ihr Verständnis
ist eine theoretische Beschreibung oft unvollständig oder auch nur zu aufwendig. Bekannte
Beispiele aus den Kursvorlesungen sind entartete Eigenzustände von Hamiltonoperatoren
mit Symmetrieeigenschaften oder die Erklärung von Auswahlregeln (erlaubte oder verbotene Übergänge). Darüber hinaus erlauben Eichsymmetrien den Aufbau einer Theorie der
Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen. Eine spontan gebrochene Symmetrie ist die
Grundlage des Englert-Brout-Higgs-Mechanismus, über den die Masse der Elementar- und
Austauschteilchen sich konsistent in das Standardmodell einfügen lässt.
Die Gruppentheorie bietet den entscheidenden Schlüssel zum Verständnis von Symmetrien.
Diese Vorlesung ist die Fortsetzung des ersten Teils aus dem Wintersemester, in dem die wesentlichen mathematischen Grundlagen vermittelt wurden. Die Themen für dieses Semester
sind:
1. Liegruppen
2. Anwendungen in der Physik:
• Klassifikation von Spektraltermen
• Symmetriereduktion von Eigenwertproblemen
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• Übergangsmatrixelemente und Auswahlregeln
• Klassifikation von Quarks, Mesonen und Baryonen
• Quantenfeldtheorien als abelsche und nichtabelsche Eichtheorien: Quantenelektrodynamik, starke und elektroschwache Wechselwirkung, Standardmodell
• Englert-Brout-Higgs-Mechanismus
1.3 Voraussetzungen
• Grundkenntnisse zur Gruppentheorie aus dem ersten Teil
• Grundkenntnisse aus den Kursvorlesungen der Theoretischen Physik bis einschließlich
zum vierten Semester BSc (Mechanik, Quantenmechanik, Elektrodynamik)
1.4 Wahlmodul
Das Wahlmodul Gruppentheoretische Methoden der Physik erstreckt sich über zwei Semester. Nach diesem zweiten Semester kann die Modulprüfung abgelegt werden.
Es können folgende Wahlpflichtprüfungen abgelegt werden:
• MSc Physik: Wahlmodul Ergänzung
• MSc Physik: Wahlmodul Schwerpunkt
• BSc Physik: Physikalisches Wahlmodul
• BSc Physik: vorgezogenes Mastermodul (Ergänzung und Schwerpunkt)
Zur Anrechnung als Wahlmodul Schwerpunkt muss zusätzlich in diesem Sommersemester
als Vertiefungsveranstaltung die Spezialvorlesung Physik der Quasikristalle bei Herrn Roth
gehört werden. Sie wird dann Bestandteil der Prüfung sein.
Kontakt für die Vertiefungsveranstaltung:
Apl. Prof. Dr. Johannes Roth, Institut für Funktionelle Materie und Quantentechnologien
Büro:
Pfaffenwaldring 57, Zimmer 6.355
Telefon:
0711/685-65258
E-Mail:
[email protected]
2
2 Übungen
2.1 Übungsgruppenleiter
Daniel Haag, MSc, 1. Institut für Theoretische Physik
Büro:
Pfaffenwaldring 57, Zimmer 4.156
Telefon:
0711/685-64972
E-Mail:
[email protected]
2.2 Ablauf und Anmeldung
• Umfang:
Termin:
erste Übung:
alle zwei Wochen ein zweistündiger Termin, also 1 SWS
nach Vereinbarung
KW 15 oder 16 (2. oder 3. Vorlesungswoche)
• Die Übungstermine für zwei Übungsgruppen werden in der ersten Vorlesung festgelegt.
Anschließend erfolgt die Anmeldung für eine der beiden Gruppen in C@mpus. Nur
wer sich in C@mpus anmeldet, kann an den Übungen teilnehmen.
• Es wird schriftliche und Votieraufgaben geben. Für die schriftlichen Aufgaben gibt es
einen Abgabetermin vor der Übungsstunde, in der das Übungsblatt besprochen wird.
2.3 Vorleistung
• Die Übungen sind die Vorleistung des Moduls Gruppentheoretische Methoden der
Physik. Die Vorleistung besteht, wer in beiden Semestern jeweils einen Übungsschein
erwirbt.
• Den Übungsschein erhält, wer
– regelmäßig an den Übungsstunden teilgenommen hat,
– mindestens 50% der schriftlichen und 50% der Votier-Punkte erworben hat,
– mindestens eine Übungsaufgabe in einer Übungsstunde vorgerechnet hat.
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3 Prüfung
• Die Modulprüfung findet mündlich statt und beinhaltet alle Themen aus beiden Semestern.
• In der Prüfung im Wahlmodul Schwerpunkt werden auch Fragen aus der Vertiefungsveranstaltung Physik der Quasikristalle thematisiert.
• Termine können gegen Ende des Sommersemesters mit Holger Cartarius vereinbart
werden.
• Neben der Terminvereinbarung mit dem Prüfer ist eine Anmeldung der Prüfung im
regulären Prüfungsanmeldezeitraum des Sommersemesters zwingend notwendig.
4 Literatur
• M. Hamermesh: Group Theory and its Application to Physical Problems, AddisonWesley, 1964
• M. Tinkham: Group Theory and Quantum Mechanics, Dover Publications Inc., 2003
• W. Miller Jr.: Symmetry Groups and their Applications, Academic Press, 1972
• W. Ludwig, C. Falter: Symmetries in Physics, Springer, 1988
• R. Gilmore: Lie groups, Lie algebras and some of their applications, Wiley, 1974
• M. Böhm: Lie-Gruppen und Lie-Algebren in der Physik, Springer, 2011
• B. C. Hall: Lie Groups, Lie Algebras, and Representations, Springer, 2. Auflage, 2015
• U. Mosel: Fields, Symmetries, and Quarks, Springer, zweite Auflage, 1999
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