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Studienempfehlung für den Schwerpunkt Gravitations- und Quantentheorie (Master-Studiengang)


Pflicht Gravitationstheorie Quantentheorie Math. / Num. Ergänzungen
1. Sem. Fortgeschrittene Quantentheorie (8)
Praktikum (4)
Allg. Relativitätstheorie* (8) Teilchen und Felder (4) Computational Physics III
Höhere Analysis
2. Sem. Oberseminar (4)
Praktikum (4)
Rel. Astrophysik (4)
Vertiefung GR
Quantenfeldtheorie* (8)
Vertiefung QFT
Math. Methoden der Physik
Differentialgeometrie
3. Sem. Projektplanung Vertiefung GR Vertiefung QFT Vertiefung Math./Num.
4. Sem. Masterarbeit Vertiefung GR Vertiefung QFT Vertiefung Math./Num.


Diese Veranstaltungen im 1. und 2. Semester finden jährlich statt (Leistungspunkte in Klammern).
Die mit * gekennzeichneten Vorlesungen sind grundlegend für die weiteren Veranstaltungen und sollten besucht werden.
Die QM II ist nicht Voraussetzung für die QFT und somit kann die QFT im 6. Semester des Bachelorstudiums besucht werden.

Vorlesungen zur Vertiefung


Diese werden in der Regel alle zwei Jahre gelesen. Die Professoren des TPI beraten Sie gerne individuell im Kontext Ihrer Masterarbeit über eine sinnvolle Ausbildung in der Vertiefungsphase.


Gravitationstheorie: Relativistische Astrophysik, Kosmologie, Gravitationswellen, Numerische Relativitätstheorie, Mathematische Relativitätstheorie, Magnetohydrodynamik, Solitonen
Quantenfeldtheorie: Eichtheorien, Einführung in Teilchenphysik, Stringheorie, Gitterfeldtheorien, Physik der Skalen, AdS/CFT Korrespondenz, Theoretische Atomphysik, Physik des Quantenvakuums, Atome in äußeren Feldern
Mathematik / Numerik: Spektrale Methoden, Symmetrien in der Physik, Lie-Algebren und Lie-Gruppen, Mathematische Methoden der Quantenmechanik, C*-Algebren, Parallel Computing, Num. Part. Differentialgleichungen





Quantentheorie


Die Theorie der Quantenfelder ist sowohl aus erkenntnistheoretischer Sicht als auch im Hinblick auf zukunftsorientierte Anwendungen von fundamentaler Bedeutung. Quantenfelder beschreiben die fundamentalen Wechselwirkungen der Elementarteilchenphysik und sind wesentlich für die Konstruktion von Theorien jenseits des Standardmodells. Sie spielen in Laser-, Atom- und Molekülphysik eine zunehmend wichtige Rolle und sind unverzichtbar bei der Untersuchung von Phasenübergängen in Vielteilchensystemen.

Die Professoren

Martin Ammon, Stephan Fritzsche, Holger Gies, Andreas Wipf

und ihre Mitarbeiter forschen auf modernen und grundlegenden Gebieten der theoretischen Quantenphysik. Die folgende Tabelle verknüpft beispielhaft mögliche Forschungsgebiete mit verschiedenen Vorlesungen.


Forschungsgebiete Professoren Vorlesungen
Theoretische Elementarteilchenphysik Ammon, Gies, Wipf Eichtheorien, Symmetrien der Physik
Symmetrien und Phasenübergänge Ammon, Gies, Wipf Physik der Skalen, Gitterfeldtheorien
Stringtheorie Ammon Stringtheorie, AdS/CFT Korrespondenz
(Supersymmetrische) Gitterfeldtheorien Wipf Gitterfeldtheorien, Physik der Skalen
Prozesse in starken elektromagnetischen Feldern Fritzsche, Gies Physik des Quantenvakuums, Atome in äußeren Feldern
Relativistische Atomphysik Fritzsche Theoretische Atomphysik


Die Forschung in Quantenfeldtheorie profitiert enorm von der methodischen Nähe und gegenseitigen Befruchtung von Physik und Mathematik. Strukturelle Einsichten und rigorose Resultate über interessante Zustände in Quanten- und Quantenfeldtheorien erhält man in vertiefenden Vorlesungen der Mathematik wie z.B. über höhere Analysis, Funktionalanalysis und Liegruppen.



Gravitationstheorie


Die auf großen Skalen dominierende universelle Gravitationskraft wird sehr erfolgreich durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben. Ein zentrales Thema ist die Modellierung astrophysikalischer Objekte wie Neutronensterne und Schwarzer Löcher im Bereich starker und dynamischer Gravitation. Dies führt in vielen Fällen zur Anwendung numerischer Methoden in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Wegen der bevorstehenden Gravitationswellen-Astronomie mit ihren Implikationen für Astrophysik und Kosmologie ist eine vertiefte Kenntnis anwendungsbezogener Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen dringend geboten.

Die Professoren

Bernd Brügmann, Reinhard Meinel

und ihre Mitarbeiter forschen auf aktuellen Gebieten der mathematischen und numerischen Relativitätstheorie. Die folgende Tabelle verknüpft beispielhaft
mögliche Forschungsgebiete mit verschiedenen Vorlesungen.


Forschungsgebiete Professoren Vorlesungen
Allgemeine Relativitätstheorie Brügmann, Meinel Allgemeine Relativität, Mathematische Relativität
Numerische Relativitätstheorie Brügmann Numerische Relativität, Computational Physics
Relativistische Astrophysik Brügmann, Meinel Relat. Astrophysik, Magnetohydrodynamik, Gravitationswellen
Alternative Gravitationstheorien und Quantengravitation Ammon Numerische Relativität, AdS/CFT Korrespondenz


Moderne Forschung in der Allgemeinen Relativitätstheorie steht an der Schnittstelle zwischen Mathematik, Numerik, und den neuesten astrophysikalischen Beobachtungsmöglichkeiten. Die Quantisierung der Gravitation schlägt eine Brücke zur Quantenfeldtheorie. Vertiefungsthemen sind Vorlesungen aus der Astrophysik und Astronomie, zu mathematischen und numerischen Methoden, und Themen aus dem Bereich der Quantenfeldtheorie.

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