Sommersemester 2025

Lehrinhalt

• Galaxien: Aufbau und Eigenschaften normaler Galaxien und der
Milchstraße; Skalierungsrelationen; Spektren; Leuchtkraftfunktion;
kosmologische Entwicklung der Sternentstehung; schwarze Löcher in
Galaxien, aktive Galaxien und ihre Eigenschaften; vereinheitlichte Modelle
• Galaxienhaufen: optische Eigenschaften und Haufengas;
hydrostatisches Modell; Skalierungsrelationen; Häufigkeit und Entwicklung
• Gravitationslinsen: Grundlagen, Massenverteilung in Galaxien und
Galaxienhaufen; kosmologischer Linseneffekt
• Großräumige Verteilung von Galaxien und Gas: Strukturen in der
räumlichen Galaxienverteilung; Rotverschiebungseffekte; Biasing; Lyman-α-
Wald; Gunn-Peterson-Effekt und kosmische Reionisation
• Kosmologische Rahmenbedingungen: Friedmann-Lemaître-Modelle,
kosmologisches Standardmodell; Ursprung und Entwicklung von Strukturen;
Halos aus dunkler Materie; Entstehung von Galaxien

Lehrinhalt

* Optical telescopes: optics and characteristic parameters, telescope types, diffraction, resolution, aberrations and corrections, applications
* Optical detectors: detector types, semiconductors and CCDs, quantum efficiency, readout, noise sources, multi-chip cameras, applications
* Imaging: techniques, photometry, data reduction and characterisation, signal-to-noise
* Atmospheric effects and corrections: extinction, turbulence, seeing, active and adaptive optics, laser guide stars, applications
* Spectroscopy: types of spectrographs and spectrometers, dispersive elements, integral field units, data reduction and characterisation, applications
* Infrared astronomy: detectors and techniques, sources, applications
* Radio astronomy: detectors and instrumentation, synthesis techniques, types of radiation and sources, applications
* Astronomical interferometry: wavelength regimes, instrumentation, applications
* X-ray and gamma-ray astronomy: detectors and instrumentation, types of radiation and sources, applications
* Astroparticle physics: neutrino and Cherenkov detectors, sources and acceleration mechanisms of neutrinos and cosmic rays, applications
* Gravitational-wave astronomy: detection, sources, applications.
* In-situ exploration and remote sensing.

Lehrziel

After completing this course, the students have firm insight into the concepts, technologies, and the underlying physical principles and limitations of modern observational techniques along with scientific applications. They have knowledge of basic detector designs for different types of radiation and particles. They understand the environmental influence on astronomical observations. They are able to select and judge the adequate observational technique for studying an astronomical object of interest.

Lehrinhalt

- Astronomical basics: astronomical observations, methods and instruments;
orientation at the celestial sphere; fundamental terms of electromagnetic
radiation; distance determination, Earth-Moon system; terrestrial and gas
planets, small bodies; extra-solar-planets
- Inner structure of stars: state variables, stellar atmospheres and line
spectra; Hertzsprung-Russell diagram; fundamental equations, energy
transfer and opacity; nuclear reaction rates and tunnelling; nuclear fusion
reactions
- Stellar evolution: Main sequence, giants and late phases; white dwarfs,
Chandrasekhar limit; supernovae, neutron stars, Pulsars and supernova
remnants; binaries and multiple systems; star clusters
- Interstellar medium: cold, warm, hot gas phases dust, cosmic rays,
magnetic fields; ionization and recombination, Stroemgren spheres; heating
and cooling; star formation, matter cycle, chemical enrichment
- Galaxies: Structure and properties of normal galaxies and the Milky Way;
scaling relations; integrated spectra, luminosity function; cosmological
evolution of star formation; Black Holes in galaxies, active galaxies and their
properties, unified models
- Galaxy clusters: optical properties and cluster gas; hydrostatic model;
scaling relations; number densities and evolution
- Gravitational lensing: Concepts, mass distribution in galaxies and galaxy
clusters; cosmological lensing effect
- Large scale distribution of galaxies and gas: Structure in the spatial galaxy
distribution; redshift effects; biasing; Lyman-α-forest; Gunn-Peterson effect
and cosmic reionization
- Cosmology: Friedmann-Lemaître models, cosmological standard model;
origin and evolution of structures; halos of Dark Matter; Formation of
galaxies

Lehrziel

The students have gained basic knowledge and understanding of astronomical objects, measuring units and methods, and the relevant astrophysical processes. They have a firm grasp of the fundamental interrelations of objects and processes on different scales. They are able to reproduce the basic features of the modern world view including the physical reasoning, and connect astronomical and astrophysical phenomena to previously acquired knowledge in physics.

Informationen zur Veranstaltung

Lehrinhalt

If there are any problems registering for this module, please sent an Email to jordan@ari.uni-heidelberg.de.

Lecture: Thursdays, 14:15-15:45
Location: 
Philosophenweg 12, Kleiner Hörsaal

Tutorial Group 1: Thursday, 15:45-17:15 (Kleiner Hörsaal)
Tutorial Group 2: Thursday, 15:45-17:15 (Übungsraum 61, Erdgeschoss, Philosophenweg 12)

Do not mind to which exercise group you register. We will ensure that both exercise groups are approximately equally large. At the beginning of the semester, we can make adjustments if you want to collaborate with a specific person in a different group.  

This module consists of the lecture, the tutorials and the seminar.  

Exercises will be submitted via the "Übungsgruppensystem" in groups of two or three.  

To excel in the module MVAstro2 "Stellar Astrophysics," it is essential to complete an adequate number of exercises and attend the tutorials. Merely submitting exercises through the Übungsgruppensystem is insufficient; you must also be prepared to present your solutions during the tutorial sessions.  

Credit points cannot be awarded solely based on participation in the written exam; attendance at the tutorials is also required to receive credit.

Preliminary Schedule:
17.4.25: Introduction (Stefan Jordan)
24.4.25: Stellar structure 1 (Stefan Jordan)
01.5.25: May 1, holiday
02.5.25: Stellar structure 2 (Stefan Jordan)
08.5.25: Stellar structure 2 (Stefan Jordan)
15.5.25: Stellar structure 3 (Stefan Jordan)
22.5.25: Energy transport (Stefan Jordan)
29.5.25: Himmelfahrt, holiday
05.6.25: Energy production (Stefan Jordan)
12.6.25: Main sequence (Stefan Jordan)
19.6.25: Fronleichnam, holiday
26.6.25: Stellar evolution to the AGB (Stefan Jordan)
03.7.25: Late stages of stellar evolution (Stefan Jordan)
10.7.25: Stellar pulsations, rotation, magnetic fields (Stefan Jordan)
17.7.25: Stellar spectra (Stefan Jordan)
24.7.25: Written exam (Stefan Jordan)

Seminar:
 2-3 full days between July 28 and  Aug 1, 2025

The communication will be performed via the Übungsgruppensystem. 
https://uebungen.physik.uni-heidelberg.de/v/1992

Lehrinhalt

Module Part 1: Lecture “Galactic and Extragalactic Astronomy” (4 CP)
- Galaxy types and classification, correlations with physical properties,
stellar populations, population synthesis, chemical evolution concepts and
models (2);
- Milky Way (3): halo, bulge / pseudo bulge, central black hole, thin and
thick disk, spiral structure, star clusters, star formation history and chemical
enrichment, formation scenarios (e.g., Eggen-Lynden-Bell-Sandage), multi-
phase interstellar medium, dust, Galactic fountain, satellites, substructure
problem, Local Group;
- Spiral and elliptical galaxies (4): Surface photometry, profiles, origin of
spiral structure, mass measurement methods, rotation / velocity dispersion,
Tully-Fisher / Faber-Jackson relation, fundamental plane, super massive
black holes, active galaxies;
- Groups and clusters (3): morphology-density relation etc., mass
measurements, gravitational lensing, luminosity functions, interactions;
intergalactic gas; dark matter;
- Growth of structure (3): Origin of matter and elements, large-scale-
structure formation, large-scale matter distribution, redshift surveys, weak
lensing, galaxy formation and evolution, red / blue sequence, downsizing,
scaling relations, Butcher-Oemler effect, cosmic star formation history,
Lyman alpha forest, high-redshift universe, reionization, problems in galaxy
formation.

Module Part 2: Seminar (2 CP)
- Presentations and discussions on selected topics in Galactic and
extragalactic astronomy

Lehrziel

When successfully completing this course, the students are able to report on the properties of the wide range of galaxy types, understand their origin and evolution, and can elucidate the physical factors governing their evolution. They understand the main physical processes that shape the appearance of galaxies and galaxy clusters. They know about the connection between cosmological structure formation and the populations of visible objects. They have gained experience in applying dimensional and scaling arguments to estimate the relative importance of different physical processes.

Lehrinhalt

- Friedmann-Lemaître-cosmologies: cosmological redshift, parameter
set, effects of curvature and of the cosmological constant, Hubble
expansion and Cepheid-measurements
- Age of the Universe: age from the cosmological model, radiometric
dating and nuclear cosmochronology, age of the oldest cosmic
objects
- Distance-redshift relation of standard candles: distance-redshift
relations, calibration of supernovae, acceleration and dimming,
determination of densities and equations of state, evidence for dark
energy
- Abundance of chemical elements: thermal evolution, big bang
nucleosynthesis, other modes of nucleosynthesis (stellar, spallation,
explosive), reaction chains, element abundances
- Cosmic microwave background: formation of atoms, simplified
description of temperature anisotropies, measurement results and
conclusions from them (in particular spatial flatness), secondary
anisotropies
- Cosmic structures: linear growth, need for (nonbaryonic) dark
matter, large-scale distribution of galaxies, cosmic web
- Formation of galaxies: gravitational collapse, flat rotation curves
and virial equilibria, need for dark matter, abundance of haloes
- Gravitational lensing: gravitational light deflection, lens equation,
weak and strong lensing, measurements of lensing effects and their
inversion

Lehrziel

In this course, students gain fundamental understanding of the cosmological standard model and the cosmological evolution, including the impact of the basic observations and the connection to the physical framework. They gain a solid overview of the empirical basis of modern cosmology.

Lehrinhalt

1. Systems of star clusters 
(e.g around the giant elliptical galaxy M87, https://apod.nasa.gov/apod/ap040616.html )
--cluster age and mass distributions, formation/evolution/observational-biases interplay

2. Cluster age and mass estimates from their integrated photometry
--introduction to stellar population synthesis models

3. Cluster dynamical evolution
Gas-free evolution: clusters lose stars and eventually dissolve.  How fast?

4. From gas-embedded clusters to gas-free ones: expulsion of the residual star-forming gas and consequences
(e.g. from the gas-embedded Orion Nebula Cluster to the Pleiades open cluster
https://apod.nasa.gov/apod/ap120715.html
https://apod.nasa.gov/apod/ap120903.html )

5. Formation of star clusters (https://academic.oup.com/mnras/article/413/4/2741/964588):
--Modelling of star cluster formation, concept of star formation efficiency per freefall time, gas density-probability distribution functions

6. Colour-magnitude diagrams (https://esahubble.org/videos/heic1017b/):
-- cluster age estimates for the resolved stellar-population case, kinematic-based "cleansing" of cluster CMDs

Lehrinhalt

Vorgestellt werden aktuelle Fragestellungen der Forschung und zur Zeit laufende 
oder in Planung befindliche Forschungsprojekte. 
Themen sind: Schwarze Löcher (stellar, intermediär, supermassiv), Gravitationslinsen, Gravitationswellen, Dunkle Materie, etc.

Termine und Themen sind auf folgender Webseite zu finden:
https://blog.mpifr-bonn.mpg.de/silkebritzen/vorlesung-universitat-heidelberg/

Die Veranstaltung findet online statt und beginnt am 25.04. um 14 Uhr.

Der zoom-link lautet:
https://eu02web.zoom-x.de/j/9084381833?pwd=YU1UdWJRa1BzajF4Tyt4YVlSdU1BUT09 
Meeting ID: 908 438 1833

Lehrziel

Mein Ziel ist es, Interesse an aktuellen Fragen der Forschung zu wecken und über  spannende Forschungsprojekte zu informieren. Des Weiteren möchte ich den  Studenten Informationen über den Alltag in der Forschung liefern und Möglichkeiten für Master- und Doktorarbeiten aufzeigen.

Informationen zur Veranstaltung

Lehrinhalt

Why do stars lose mass and what are the mechanisms behind it? This lecture will provide on overview of the different types of winds we find in stars and their physical origin. After exploring the different wind regimes (solar wind, hot stars, cool stars), the lecture will also cover the consequences of strong mass outflow on the evolution and environment of stars.

Lehrinhalt

This lecture is an introduction to molecular astrophysics and astrochemistry.

Lehrziel

The spectroscopic and continuum observations of simple inorganic and complex organic molecules in space are at the forefront of observational astronomy. Powerful new facilities such as the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array and the James Webb Space Telescope have enabled us to probe the molecular composition of the Universe from the Big Bang to local interstellar space, and from the distant past to the present. The wealth of diagnostic data is driving extensive laboratory and theoretical studies aimed at extracting key information about the physics and chemistry of space from these data. Our understanding of the life cycle of matter in the Universe is also intertwined with such a fundamental question as the origin of life. In this course, you will learn how molecules can be detected in a variety of interstellar environments, from the interstellar medium to planetary atmospheres, and how they are formed and destroyed there. You will learn about the basic spectroscopic properties of molecules and solids, how molecular lines and solid-state bands are used to study the underlying physical and chemical properties of the matter. The major processes of molecule formation and destruction in space, and the interplay between the gas-phase and surface reactions will be discussed from both experimental and theoretical perspectives. You will learn about the formation of the first elements after the Big Bang and the main chemical processes in the early Universe. You will also learn about the formation of other elements in stars, and what happens to these elements after they are ejected into the interstellar space at the end of the star's life. Finally, you will learn about exoplanets, atmospheres, habitability, and the origin of life.

Lehrinhalt

In this lecture, we will discuss the principles of radio and millimeter astronomy. This field is progressing rapidly, thanks to new facilities that reach unprecedented sensitivities and resolutions, such as ALMA and MeerKat, and soon the ngVLA, DSA-2000 and the SKA.
We will discuss the physical processes that give rise to radio and millimeter wave emission, from star forming regions in the Milky Way to galaxies in the very young universe. A focus will also be the technology by which to capture radio and millimeter emission, including the concepts of radio and millimeter interferometry.

Lehrinhalt

Historic/current definitions of 'planet';
Discovery methods: radial velocity, transit, astrometry, gravitational microlensing, direct imaging; strengths/weaknesses/biases;
Formation and evolution of planets and planetary systems: simulations & observation

Lehrinhalt

The course "Introduction to Computational Physics" can be part of both Bachelor and Master studies in physics. Its description can be found in the Bachelor Handbook.

Regarding physical knowledge, basic knowledge is again useful for a deeper understanding (we will work on topics from mechanics, statistical physics and quantum mechanics, for example), but the technical & numerical tasks can be solved by only following the explanations in the lecture and tutorials.

Lehrinhalt

Das Modul zur Einführung in die Astronomiedidaktik (ADIDA) im Rahmen des Erweiterungsfachs Astronomie für Lehramtstudierende an Gymnasien an der Universität Heidelberg wird am Haus der Astronomie durchgeführt (zu erreichen mit den Buslinien 30 und 39 oder mit der Bergbahn). Es findet immer im Sommersemester statt und beginnt vor Beginn der Vorlesungszeit im April mit einem einwöchigen Blockkurs zur Einführung jeweils von 9:30-12:30 Uhr. Der praktische Anteil findet semesterbegleitend in der Vorlesungszeit statt. 

Die Veranstaltung führt in die astronomische Fachdidaktik ein und behandelt unter anderem Elementarisierung und Modelle, Versuche und Messungen, Medien und Hilfsmittel, Methodik sowie die Ausarbeitung von Unterrichtseinheiten im Fach Astronomie.

Lehrinhalt

Diese Vorlesung wendet sich an Hörer aller Fakultäten, die einen Einblick in die moderne Astronomie und Astrophysik bekommen wollen. Es werden keine besonderen physikalischen oder mathematischen Vorkenntnisse benötigt. 

Folgende Themen werden abgedeckt (die Termine sind vorläufig):

14.4.25 Astronomie heute  (Wambsganβ, Fendt) 
21.4.25 (keine Vorlesung, Ostermontag) 
28.4.25 Geschichte der Astronomie  (Wambsganβ)  
5.5.25   Licht, Teleskope, Instrumente  (Fendt)
12.5.25 Sterne – Klassifikation  (Fendt)
19.5.25 Sonne, Erde, Mond  (Wambsganβ)
26.5.25 Das Planetensystem  (Wambsganβ)           
2.6.25   Sterne – Aufbau & Entwicklung  (Fendt)
9.6.25 (keine Vorlesung, Pfingstmontag) 
16.6.25 Interstellares Medium & Sternentstehung  (Fendt)
23.6.25 Die Milchstrasse  (Fendt)
30.6.25 Exoplaneten & Leben  (Wambsganβ) 
7.7.25   Galaxien  (Wambsganβ) 
14.7.25 Aktive Galaxien, Quasare, Schwarze Löcher  (Fendt)
21.7.25 Eventuell Besuch auf dem Königstuhl mit Besichtigung der astronomischen Institute

Lehrinhalt

DAY 1: short summary of python basics
DAY 2: classes and object oriented programming
DAY 3: accuracy & speed (general, not python only), parallelization & regular expressions
DAY 4: pandas, scipy for ordinary differential equations
DAY 5: some examples of machine learning (ML)

Lehrinhalt

We will treat the following topics:
• Spectroscopy and metrology
• Atom-light interactions
• Cavity Quantum Electrodynamics 
• Matter waves
• Cooling and trapping
• Mass measurements
• Quantum gases
• (Ultracold) Collisions
• Single atoms and molecules
• Quantum information
• Femto- and attosecond processes

Lehrziel

After completing this course the students will be able to ż describe modern aspects of experimental research in atomic, molecular and optical physics, ż analyse standard experimental approaches of atomic, molecular and optical physics, ż design simple experimental set-ups in atomic, molecular and optical physics, ż apply the methods to simple practical examples.

Informationen zur Veranstaltung

Lehrinhalt

This lecture will provide an introduction to the fundamentals and current work in the research area of Attosecond Physics.  The pioneers of this field were awarded the Physics Nobel Prize in 2023 for providing the ultrashort flashes of light (attosecond pulses), and current opportunities to employ their techniques for the understanding and steering of electron motion in matter are quickly expanding.

The lecture will be accompanied by a tutorial (right after the lecture) for praticing our understanding of key concepts and physics pictures, also including (computational) experiments.

Important Dates:
- 15 April 2025, 14:15: First Lecture and Tutorial intro

Lehrinhalt

Special lectures on the quantum electrodynamics of precision spectroscopic experiments, covering both theoretical and experimental aspects

Lehrinhalt

https://moodle.umm.uni-heidelberg.de/moodle/course/view.php?id=133

Lehrziel

The participants will select a paper given in the Materials selection below and present the content to the group followed by a discussion.  Afterwards, the paper is summerized in a report.

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

Lehrinhalt

Subject: Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Nuclear Medicine

See website:
https://medphysrad-teaching.dkfz.de/medphys2.html

Lehrinhalt

see module handbook

Lehrinhalt

I. Imaging Systems
II. Light Scattering

Lehrinhalt

* Structure of solids in real and reciprocal space
* Lattice dynamics and phonon band structure
* Thermal properties of insulators
* Electronic properties of metals and semiconductors: band structure and transport
* Optical properties from microwaves to UV
* Magnetism
* Superconductivity
(each chapter includes experimental basics)

Lehrziel

After completing the course the students - have gained a thorough understanding of the fundamentals of condensed matter physics and can apply concepts of many-particle quantum mechanics to pose and solve relevant problems. - will be able to describe the priciples of formation of solids and can propose appropriate experimental methods to study structural properties. They are familiar with and can apply the concept of reciprocal space. - they can apply fundamental electronic models to explain and predict properties of crystalline materials as metals, semiconductors, and insulators. - they can ascribe optical, magnetic properties of matter to electronic and structure degrees of freedom. - they can describe and theoretically explain fundamental properties of superconductivity. - they are able to choose appropriate experimental methods for probing structural, optical, magnetic, and electronic properties of condensed matter and can analyse the experimental results.

Lehrinhalt

Die folgende Liste der Themen ist als Anhalt gedacht: 
• Modell eines Tornados: Drehimpulserhaltung, Unterdruck, herleiten wie groß die 
Windgeschwindigkeit und Unterdruck sind.  
• Magnetfeld Erde: Ausrechnen welche Sonnenteilchen/Kosmische Strahlen abgelenkt werden. Wie gefährlich wäre der Sonnenwind (vor allem coronal mass ejections) für Astronauten?  
• Autounfall: Ausrechnen bei welcher Geschwindigkeit ein Airbag noch Sinn macht bei einem Frontal-Zusammenstoß.  
• Alternative Energie: Ausrechnen wie viel Windmühlen und wie viel m^2 Sonnenzellen man braucht, damit Deutschland 100 Prozent auf neuerbare Energiequellen umgeschaltet ist.  
• Raketengleichung: Herleitung und Anwendung. Warum war die Saturn V Rakete so riesig, obwohl man mit einem Mini-Lunar Module von der Mond wegkommen konnte?  
• Flugzeugflügel: wieso können Flugzeuge fliegen?  
• Tsunamis: Shallow water equation für die Analyse von Tsunamis. Warum (und unter welchen Umständen) sind Tsunamis so gewaltig?  
• Blitze (Gewitter): Wie funktionieren sie ungefähr, und wie kann man die Lautstärke berechnen. Vielleicht eine Abschätzung davon, wie viel Hagelkörner man braucht um genügend Ladungs-Separation zu machen um überhaupt Blitze zu erzeugen.  
• GPS-Navigation: Spezielle und allgemein-Relativistische Effekte.

Lehrziel

Die Studierenden sind in der Lage durch einfache mathematische bzw. physikalische Modelle selbstständig alltägliche physikalische Phänomene zu verstehen. Sie kennen Herangehensweisen bei der Bildung von Abschätzungen, durch die komplexe physikalische Phänomene durch geschickte Vereinfachungen und Annäherungen auf den Kernaspekt reduziert werden können. Sie sind in der Lage die weniger wichtigen Aspekte zu benennen, die vernachlässigt werden können, um so zu einem Verständnis zu kommen.

Lehrinhalt

Vorgaben des Bildungsplans Physik Gymnasium 
Einführung in fachdidaktische Denk- und Arbeitsweisen 
Grundlagen der Planung und Analyse von Physikunterricht zu ausgewählten Teilgebieten der Physik unter Einbeziehung heterogener Lerngruppen 
Experimente, Medieneinsatz und Aufgabenkultur im Physikunterricht 
Leistungsbewertung im Physikunterricht 
Fachdidaktische Reflexion von Physikunterricht

Lehrziel

Die Studierenden   ż kennen die Vorgaben des aktuellen Bildungsplans und grundlegende Methoden im Physikunterricht  ż kennen Konzepte fachbezogener Bildung und können diese kritisch analysieren, bewerten und anwenden.  ż können fachdidaktische Lerninhalte vernetzen und situationsgerecht anwenden   ż verfügen über erste reflektierte Erfahrungen im Planen, Gestalten und Durchführen von kompetenzorientiertem Unterricht

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Lehrinhalt

This lecture introduces all physical concepts of the fundamentals of Environmental Physics and it is accompanied by exercises and tutorials every week.
The content spans:
• The fundamentals about the Earth climate system and its compartments, flow, transport, and the global radiation balance.
• Geophysical fluid dynamics, i.e. the fundamental laws of free and forced fluid movement and vorticity, and a practical guide to the first principles of turbulence.
• Global circulation of atmosphere and ocean, boundary layer physics, and slow flow through porous media and of ice.
• Gas and heat exchange between ocean and atmosphere. Global fluxes and cycles (energy, water, carbon).
• Isotope fractionation and isotope methods to study the Earth environments, focus on water and carbon isotopes.
• Introduction to models of environmental systems, basic principles of numerical climate modelling.
• Basic principles of radiative transfer. Climate system radiative forcing and sensitivity. Global climate change past, present and future.

Lehrziel

Students achieve a fundamental understanding of the key physical processes and interactions in the Earth surface system and its compartments, as well as of the human impact on these systems and the related societal implications. They are able to solve basic problems of environmental physics and interpret the results in the context of fundamental questions regarding the physics of the earth surface environments and the methodologies to observe and study those.

Informationen zur Veranstaltung

Lehrinhalt

• Fundamentals of physical oceanography, limnology, and hydrogeology 
• Heat and mass transfer between water and atmosphere 
• Flow and transport in surface and ground water  
• Tracer methods in the hydrological cycle

Lehrziel

Students achieve an advanced understanding of the physical processes in aquatic systems, the methods to study them, and their role in the climate system. They are able to solve advanced problems and interpret the results in the context of current questions in research and application. They can assess and use current scientific literature to further develop their knowledge base, enabling them to conduct independent master research projects in physics of aquatic systems.

Lehrinhalt

Global climate system:
- Climate forcing and response
- Atmosphere-ocean circulation and dynamics
- Energy cycle
Processes and interactions:
- Aerosols and meso-scale dynamics
- Atmosphere-ocean interactions
- Atmosphere-land interactions
Tools for climate studies:
- Satellite data and reanalysis 
- Earth system models
- Climate scenarios and projections

Lehrziel

Students achieve a specialised understanding of Earth system dynamics and complex climate models to study it, with focus on modern climate change. They are able to review literature, perform a climate data analysis, and interpret the results in the context of their project questions. They gain skills in critically reflecting the state of knowledge about climate change, design and articulate their results with a poster, and present and defend results at a poster conference. They have deepened their knowledge to conduct a research project in climate physics, and broadened their technical skills for programming and poster design.

Lehrinhalt

1 week block lecture, language: English, Sep. 22-26, 2025, 9-18h, INF229, R108 (first floor), lecturer: Dr. Jochen Landgraf.

Lehrinhalt

Elektrodynamik (45 %) • Elektrostatik
• Elektrische Ströme
• Magnetostatik
• Zeitlich veränderliche Felder (Maxwell Gleichungen) Wellen (15 %)
• Grundbegriffe, Wellengleichung
• Akustik
• Elektromagnetische Wellen
Optik (20 %)
• Wellenoptik, Fouriertransformationen
• Geometrische Optik
• Optische Instrumente
Spezielle Relativitätstheorie (20 %)
• Maxwell Gleichungen und Lorentztransformationen • Relativistische Kinematik
• Relativistische Dynamik, Energien

Lehrziel

Die Studierenden können die grundlegenden physikalischen Eigenschaften auf dem Gebiet der Elektrodynamik, der Wellenmechanik, der Optik erläutern sowie den Aufbau der wichtigsten Experimente beschreiben. Sie erkennen die Zusammenhänge zwischen den physikalischen Experimenten und den entsprechenden mathematischen Formulierungen und sind in der Lage, die zugrundeliegenden physikalischen Probleme mathematisch zu formulieren und mindestens näherungsweise zu lösen. Sie können die Grundkonzepte der Speziellen Relativitätstheorie beschreiben und zugehörige Probleme mathematisch formulieren. Sie sind in der Lage, ihr erworbenes Wissen anzuwenden, indem sie selbstständig physikalische Probleme bearbeiten.

Lehrinhalt

• Mehrelektronensysteme (15 %)
• Wechselwirkung von Teilchen mit Materie (10 %) • Teilchen (20 %)
• Symmetrien und Erhaltungssätze (20 %)
• Fundamentale Wechselwirkung (15 %)
• Kernmodelle (10 %)
• Kernreaktionen (10 %)

Lehrziel

Die Studierenden können die grundlegenden physikalischen Phänomene der Kern- und Teilchenphysik erläutern sowie den Aufbau der wichtigsten Experimente beschreiben. Sie erkennen die Zusammenhänge zwischen den physikalischen Experimenten und den entsprechenden mathematischen Formulierungen und sind in der Lage, die zugrundeliegenden physikalischen Probleme mathematisch zu formulieren und mindestens näherungsweise zu lösen. Sie sind in der Lage, ihr erworbenes Wissen anzuwenden, indem sie selbstständig physikalische Probleme bearbeiten.

Lehrinhalt

Lecture Homepage

The course consists of a lecture and an accompanying journal club

Focus of the lecture is the physics, the design and the application 
of particle detectors used in modern particle physics experiments. 
Covered topics are

- Interaction of particles with matter
- Scintillators and ToF detectors
- Gas detectors
- Silicon detectors
- Calorimeters
- Detector for particle identification
- Large detector systems
- ...

 

Lehrziel

After completion of the course the student has gained basic knowledge  about interactions of particles with matter, the physics of particle detectors,  their working principles, and their applications in experiments. The course  consists of a lecture and an accompanying journal club  Lecture: Introduction into the physics and the technical realization  of particle detectors; 2 hours/week; Wednesday 9:15 to 11:00. Journal Club: Deepening of knowledge on the basis of recent  detector papers; discussion of particular detector research;  1 hour/week; Fridays 11:15. 

Lehrinhalt

As two lead nuclei collide at the Large Hadron Collider at CERN, they create extreme conditions not seen since the beginning of our Universe. The collision creates a blob of plasma hundreds of times denser than the nucleus of the atom and a hundred thousand times hotter than the core of a star. This new form of matter is composed of strongly interacting quarks and gluons---the fundamental building blocks of matter---and is called the Quark-Gluon Plasma. Measuring the properties of QGP and understanding the emergent many-body phenomena of QCD are the goals of heavy-ion physics.

This course is dedicated to modern aspects of QGP physics. We will provide a broad introduction to heavy-ion physics, both from the theoretical and experimental points of view. The lectures are aimed at bachelor, master, and graduate students.

Lehrinhalt

Teilmodul 1: Analytische Mechanik
• Zwangsbedingungen
• Lagrange’sche Gleichungen 1. und 2. Art, Wirkungsprinzip
• Variationsrechnung (†)
• Symmetrien und Erhaltungssätze
• Noether-Theorem (†)
• Starrer Körper, Trägheitstensor, Kreisel
• Differentialformen (†)(*)
• Hamilton-Formalismus, Poisson-Klammer, Phasenraum, Liouville-Theorem
• Integrable und nichtintegrable Probleme, Chaos
• Partielle Differentialgleichungen (†)
• Physik der Kontinua und Felder, ideale Hydrodynamik
• Potenzialströmung, Navier-Stokes-Gleichung (*)
• Weiche Materie (*)
Teilmodul 2: Thermodynamik und statistische Physik
• Ensembles, Fluktuationen, statistische Grundkonzepte
am Beispiel des idealen Gases
• Diffusion
• Boltzmann-Verteilung
• Legendre-Transformation (†)
• Temperatur, mikroskopische Definition der Entropie
• 1. Hauptsatz, Carnot-Prozess, makroskopische Definition
der Entropie, 2. Hauptsatz
• Thermodynamische Potenziale und Phasenübergänge
Die mit (†) gekennzeichneten Teile markieren die Mathematikinhalte, die einen wesentlichen
Teil der Vorlesung ausmachen; die mit (*) gekennzeichneten Inhalte repräsentieren moderne
Aspekte und können je nach Dozent variieren.

Lehrziel

Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul ż kennen und verstehen die Studierenden die Grundlagen, Methoden und Konzepte der Theoretischen Physik im Bereich der analytischen Mechanik der Punktmassen, des starren Körpers und der Kontinua, der theoretischen Thermodynamik sowie der elementaren Statistik, ż haben die Studierenden die notwendigen mathematischen Kenntnisse und Fähigkeiten die zum Verständnis der genannten Themenbereiche notwendig sind, ż besitzen die Studierenden die Fertigkeiten, Problemstellungen aus den genannten Bereichen der Theoretischen Physik eigenständig zu strukturieren, differenziert zu analysieren und mit den vermittelten Konzepten und Methoden Lösungsansätze und Modelle zu erarbeiten, diese aus physikalischer Sicht zu bewerten und zu kommunizieren, ż sind die Studierenden in der Lage, sich weitere, verwandte Themen und Methoden der theoretischen Physik durch Literaturarbeit selbst zu erschließen.

Lehrinhalt

• Widersprüche zwischen Experiment und klassischer Physik
• Postulate der Quantenmechanik
• Hilbertraum, Zustände, Operatoren
• Unschärferelation
• Schrödingergleichung
• Harmonischer Oszillator
• Bewegung im Zentralpotenzial, Drehimpuls, Spin
• Wasserstoffatom
• Potenzialstreuung
• Mehrteilchenprobleme
• Schrödinger- vs. Heisenbergbild
• Zeitabhängige und zeitunabhängige Störungsrechnung 
• Variationsverfahren
• Symmetrien und Invarianzen
• Dichtematrix, Messprozess
• Pfadintegral

Lehrziel

Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul ż kennen und verstehen die Studierenden die Grundlagen, Methoden und Konzepte der Theoretischen Physik im Bereich der Quantenmechanik mit deren wichtigsten Anwendungen, ż haben die Studierenden die notwendigen mathematischen Kenntnisse und Fähigkeiten die zum Verständnis der genannten Themenbereiche notwendig sind, ż besitzen die Studierenden die Fertigkeiten, Problemstellungen aus den genannten Bereichen der Theoretischen Physik eigenständig zu strukturieren, differenziert zu analysieren und mit den vermittelten Konzepten und Methoden Lösungsansätze und Modelle zu erarbeiten, diese aus physikalischer Sicht zu bewerten und zu kommunizieren, ż sind die Studierenden in der Lage, sich weitere, verwandte Themen und Methoden der theoretischen Physik durch Literaturarbeit selbst zu erschließen.

Lehrinhalt

Die Vorlesung MMP 1 richtet sich an Viertsemestrige im Bachelorstudiengang Physik. Sie ergänzt die Mathematik-Pflichtvorlesungen fuer Physiker durch weiterführende, für die Physik relevante mathematische Inhalte.
In diesem Semester sind folgende Themen vorgesehen:

Elemente der komplexen Analysis
Hilbert- und Banachräume, Theorie linearer Operatoren
Anwendungen in der Quantenmechanik
Die Lehrveranstaltung findet größtenteils in Präsenz, an wenigen Terminen online statt.
Einzelheiten werden den registrierten Teilnehmer(inn)en direkt mitgeteilt.

Lehrinhalt

* Manifolds
* Geodetics, curvature, Einstein-Hilbert action
* Einstein equations
* Cosmology
* Differential forms in General Relativity
* The Schwarzschild solution
* Schwarzschild black holes
* More on black holes (Penrose diagrams, charged and rotating black holes)
* Unruh effect and hawking radiation

Lehrziel

After completing the course the students * have a thorough knowledge and understanding of Einstein's theory of General Relativity including the necessary tools from differential geometry and applications such as black holes, gravitational radiation and cosmology,  * have acquired the necessary mathematical tools from differential geometry, are trained in their application to physical situations with strong gravity and are familiar with their interpretation, * have advanced competence in the fields of theoretical physics covered by this course, i.e. the ability to analyze physical phenomena using the acquired concepts and techniques, to formulate models and find solutions to specific problems, and to interpret the solutions physically and communicate them efficiently, * are able to broaden their knowledge and competence in this field of theoretical physics on their own by a systematical study of the literature.

Lehrinhalt

• Effective action
• Symmetries and conservation laws
• Gauge theories: QED, QCD, QFT, quantized
• Feynman rules in Lorentz covariant gauges
• Renormalization in Gauge theories
• One-loop QED
• Spontaneous symmetry breaking and Higgs mechanism
• Renormalization groups, Wilson renormalization, lattice gauge theory

Lehrziel

After completing the course the students ż have a thorough knowledge and understanding of the regularisation and renormalisation programme in ż4-theory, of renormalisation in QED and non-abelian gauge theories (1-loop order), of the effective action and the modern renormalisation group approach, ż have acquired the necessary mathematical knowledge and competence for an in-depth understanding of this research field, ż have advanced competence in the fields of theoretical physics covered by this course, i.e. the ability to analyze physical phenomena using the acquired concepts and techniques, to formulate models and find solutions to specific problems, and to interpret the solutions physically and communicate them efficiently, ż are able to broaden their knowledge and competence in this field of theoretical physics on their own by a systematical study of the literature.

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Lehrinhalt

- Introductory materials: bosons, fermions and second quantisation
- Green's functions approach
- Exactly solvable problems: potential scattering, Luttinger liquids etc.
- Theory of quantum fluids, BCS theory of superconductivity
- Quantum impurity problems: Kondo effect, Anderson model, renormalisation group approach
Depending on the lecturer more weight will be given to solid state theories or to soft matter.

Lehrziel

After completing the course the students - have a thorough knowledge and understanding, of the nowadays 'traditional' diagrammatic technique and the problems solved by this technique, including Landau's theory of quantum liquids and BCS theory of superconductivity, - of advanced non-perturbative approaches such as renormalization group transformations, bosonisation and Bethe Ansatz and there application to examples of quantum impurity problems such as potential scattering in Luttinger liquids, inter-edge tunneling in fractional quantum Hall probes and Kondo effect in metals and mesoscopic quantum dots, - have acquired the necessary mathematical knowledge and competence for an in-depth understanding of this research field, - have advanced competence in the fields of theoretical physics covered by this course, i.e. the ability to analyze physical phenomena using the acquired concepts and techniques, to formulate models and find solutions to specific problems, and to interpret the solutions physically and communicate them efficiently, - are able to broaden their knowledge and competence in this field of theoretical physics on their own by a systematical study of the literature.

Lehrinhalt

Contents:
1) Relativistic quantum theory (Dirac equation, relativistic light-matter
interaction)
2) Quantum theory of light and matter (quantized fields, interaction with
atoms)
3) Open quantum systems (matter and radiation, decoherence, Lamb-shift, natural line width)
4) Dynamics, time evolution and response theory
5) Many electron atoms and lattice models

Lehrinhalt

The course will cover advanced topics in Cosmology.

More information on
http://www.thphys.uni-heidelberg.de/%7Eamendola/advcosm-ss2025.html

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Lehrinhalt

This course is MVBP2 in the modul handbook and is addressed to physics master students with an interest in biophysics. Motivated bachelor or PhD-students are also most welcome, as are students from neighboring disciplines. There are two lectures each week, each for 90 minutes, plus weekly homework and exercises. Together you can earn 6 credit points from this course. This lecture can be used for the oral master examination if combined with e.g. the lecture on statistical physics or the lecture on simulation methods, or with two short specialized lectures (like non-linear or stochastic dynamics). The details for the tutorial will be discussed in the first lecture, which is on Thu April 18.

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Lehrinhalt

Basics and applications of nonequilibrium quantum field theory to particle physics/early universe cosmology and experiments with ultracold quantum gases: path integral formulation, resummation techniques, renormalization, classical aspects of nonequilibrium quantum fields, nonequilibrium instabilities, far-from-equilibrium scaling phenomena, thermalization.

Lehrinhalt

The course is ONLINE only. It will provide an introduction to Mathematica with applications to physics and statistics. You need to have Mathematica installed on your computer. The course will start on May 20, and continues for 8 lectures, every Tuesday at 11:15-13:00. More info 
https://www.thphys.uni-heidelberg.de/%7Eamendola/intromath-ss2025.html
  

   - Basics of Mathematica: functions, graphics, input/output, modules, algebraic manipulations, arrays, numerical methods
   - Solving common mathematical, physical, and statistical problems

Lehrinhalt

Bauteile gegenwärtiger Computer erreichen die Größenordnung von Atomen. Da für atomare und subatomare Physik die Quantenmechanik die akzeptierte und bestens bestätigte Theorie ist, wurde der Vorschlag von Feynman aus dem Jahr 1982 immer aktueller: nämlich Computer zu bauen und Algorithmen zu implementieren, die nach den Prinzipien der Quantenmechanik funktionieren. 
Beim Bau universell programmierbarer Quantencomputer und ihrer Nutzung wurden große Fortschritte erzielt und es gibt Hinweise dafür, dass sie in Zukunft gewisse Aufgabenstellungen wesentlich effizienter lösen können als klassische Computer. Ein viel diskutiertes und beachtetes Beispiel ist die Entschlüsselung aktuell verwendeter, bisher als sicher geltender Verschlüsselungsverfahren.  
Es ist nicht überraschend, dass gerade die der Anschauung am stärksten widersprechenden und daher im Anfangsstadium der Theorie am heftigsten kritisierten Konzepte der Quantenmechanik, wie Superposition und Verschränkung von Zuständen in verschiedenen Anwendungen einen Quantencomputer einem klassischen Computer überlegen machen. 
In der Vorlesung wollen wir insbesondere auf die Verknüpfung von Physik und Informatik in der Quanteninformationstheorie eingehen. 
 - Wir beginnen mit einer Vorstellung aktueller Herausforderungen der Digitalisierung und bekannter Grenzen (klassischer) Computer und geben eine kurze Einführung in Berechenbarkeitstheorie, Rechenmodelle, Algorithmen und reversibles Rechnen. Danach werden das Quantenbit und Rechenschritte darauf definiert, Quantenregister und Quantenschaltkreise eingeführt, wichtige Algorithmen untersucht und gezeigt, wie diese implementiert werden können.
 - Im Zusammenhang mit der Quanteninformatik wird der formale Aufbau der Quantenmechanik noch einmal vorgestellt. Dabei werden die Aspekte, die für die Funktionsweise eines Quantencomputers wesentlich sind, besonders hervorgehoben, z.B. Messprozess, E. Schmidt´scher Formalismus, Quantenkanäle, Superoperatoren und die Quanten-Fouriertransformation.
 - In einem dritten Teil wird die klassische Komplexitätstheorie kurz vorgestellt, um mögliche entscheidende Vorteile eines Quantencomputers aufzeigen zu können.
 - Der nächste Teil der Vorlesung besteht in einer Beschreibung und Diskussion des Shore´schen Algorithmus. Er beruht auf Ergebnissen der Zahlentheorie und der Quanten-Fouriertransformation. Er ist nicht nur der Algorithmus, der aktuell für die größte Aufmerksamkeit sorgt, sondern an ihm lassen sich auch die wesentlichen Vorteile des Quantencomputers und Elemente der Quantenkomplexität sehr gut darstellen.
 - Ein weiterer essentieller Punkt für die Entwicklung der Quantencomputer war die Entdeckung von Verfahren zur Fehlerkorrektur, die wir in diesem Teil der Vorlesung betrachten werden.
 - Die Eigenschaften der Quantenmechanik erlauben die Implementierung abhörsicherer, verschlüsselter Kommunikation. Diese wurde bereits über viele 100 km erfolgreich getestet (Nobelpreis für Physik 2022) und ist wesentliche Voraussetzung für ein Quanteninternet.
 - Abschließend sollen verschiedene Ansätze zum Bau von Quantencomputern und zur Realisierung von Gates vorgestellt werden.

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Lehrinhalt

1. Strongly interacting fermions: the BCS-BEC crossover
1.1. Scattering theory and Feshbach resonances
1.2. BCS theory of superconductivity
1.3. Bose-Einstein condensation and superfluidity
1.4. Unitary Fermi gas and scale invariance
1.5. Contact density and Tan relations
1.6. Fermi polarons and spectroscopy
2. Bosons in optical lattices: the Mott Insulator—Superfluid transition
2.1. Optical lattices and Bose-Hubbard model
2.2. Mott Insulator—Superfluid transition
2.3. Quantum Critical Point, excitations and Higgs mode
2.4. Fermi-Hubbard model
2.5. Quantum Simulation
3. Real-time dynamics and transport
3.1. Nonequilibrium dynamics and thermalization
3.2. Collective modes and transport

Lehrinhalt

We derive the thermal ground state for the deconfining phase of SU(2) Yang-Mills Thermodynamics, discuss its thermal quasiparticle excitations, and compute the polarization tensor of the effective massless gauge mode. Next, we use these results under the postulate that thermal photon gases of sufficiently large spatial volumes are described by an SU(2) rather than a U(1) gauge principle. For the CMB this gives rise to a modified temperture-redshift relation with an interesting link to 3D Ising criticality. Moreover, we argue that the CMB large-angle anomalies may be traced to SU(2) screening effects and that an axial anomaly with chiral symmetry breaking at the Planck scale yields an ultralight axion particle whose temperature dependent mass essentially is determined by the SU(2) thermal ground state. The super-horizon sized condensate of these particles is a candidate for dark energy. To test the above postulate
recents results of a terrestial blackbody-cavity experiment are discussed and interpreted in the context of SU(2) Yang-Mills thermodynamics.

 Objectives: instanton, Matsubara sum, caloron, thermal ground state, thermal quasiparticle dispersion law, critical exponent, cosmological model, Veneziano-Witten, emissivity, Dicke switch, difference of dBm of noise power

Lehrinhalt

History of the neutrino
Flavor physics
Neutrino Oscillations in Vacuum and Matter 
Neutrino Masses in the SM and beyond 
Dirac and Majorana neutrinos
Neutrinoless double beta decay
Neutrinos from the Sun and the atmosphere
Reactor and accelerator neutrinos 
Neutrinos in cosmology
High energy astrophysical neutrinos 
Coherent elastic neutrino-nucleus scattering

Lehrinhalt

The main purpose of the course is to cover advanced topics on Particle Dark Matter, mostly connected with production mechanism in the Early Universe.
You can find below a tentative program of the course. I am nevertheless open to feedback and proposals from the students.
Program
Thermal freeze-out: a critical reappraisal.
Dark Matter Production in non-Standard Cosmological histories.
Dark Matter Production via freeze-in;

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Lehrinhalt

Lecture time & place: Wed 2:00pm at großer Hörsaal, Philosophenweg 12

Motivation:
Nonlinear dynamics is an interdisciplinary part of mathematical physics, with applications in such diverse fields as mechanics, optics, chemistry, biology, ecology, to name but a few. Equations with nonlinearities show a much more diverse behavior than their linear counterparts, for instance self-sustained oscillations, nonlinear competition (as linear superposition does not hold anymore), chaotic dynamics and pattern formation.

Contents:
The lecture deals with nonlinear dynamics on the level of ordinary differential equations (ODEs), introducing concepts like phase space analysis, attractors, (in)stability of solutions and bifurcations, multiple scale analysis and nonlinear oscillations.

Lehrinhalt

Effective Field Theories (EFTs) furnish an elegant means to take the first step towards the next quantum field theory of nature, because they allow to include physics beyond the standard model (SM) in a model-independent way via higher dimensional operators.
Beyond that, they are useful to tackle problems with separated scales, that arise in many areas of fundamental physics. EFTs allow to describe the important physics conveniently in terms of degrees of freedom that are most relevant at a given length-scale. In particular, they allow to consistently re-sum large logarithms of ratios of scales, that would otherwise spoil the perturbative expansion, and provide a modern notion of renormalization.
This lecture provides a comprehensive introduction to the concept of EFTs and modern applications, including the bottom-up approach to physics beyond the SM as a guide to the next theory of nature.

The topics covered include:
- General concept of EFTs and resummation
- EFT of weak interactions: Fermi-Theory and Flavor Physics
- EFT of QCD: Chiral Perturbation Theory
- EFTs and Electroweak Symmetry Breaking: the non-linear Sigma Model
- EFT of Axions / Axion-like particles
- EFTs and neutrino physics
- Bottom-up approach to a more fundamental theory of nature: SM-EFT and its variants
- EFT for Dark Matter

Lehrinhalt

- Axioms of Probability Theory; random variables, important distributions
- Bayesian inference
- Linear regression, non-linear regression
- Regularized regression to fit high-dimensional data
- Hypothesis testing: fundamental concepts
- Parametric and non-parametric tests
- Classification
- Cluster analysis
- Model selection

Lehrziel

After completion of this module, the students understand fundamental concepts of stochastics, and are able to relate them to concrete problems. They understand and are alert of possible pitfalls such as overfitting, multiple comparisons, or susceptibility to outliers. They know and are able to apply basic countermeasures and they have access to more advanced literature on the subject. Students are familiar with relevant high-level languages and statistical programming libraries, and know how to apply them to real-world data provided in the exercises.

Lehrinhalt

Time series are ubiquitous in nature, medicine, economics, society, and engineering, and provide a very rich source of information about the underlying system. General goals of time series analysis reach from forecasting future progression to a thorough scientific understanding of the underlying dynamical system that generated the observed series. This course will deal with models for time series analysis (and less so with more ‘traditional’ methods like Fourier analysis), that is with insights and predictions that could be gained by inferring a mathematical model of the dynamical process from the observed data. The course will start with simple statistical models, like auto-regressive moving average models, will cover state space models, deep recurrent neural networks (RNNs), and Neural ODEs, and will discuss recent Transformer-based architectures and modern RNNs like Mamba. We will also review foundation models for time series, and special topics like deep learning based prediction of tipping points and post-tipping dynamics. In the practical part of the course, you will analyze various time series data yourself, using provided or simple self-written code.

Lehrinhalt

Please find all information here:

https://hci.iwr.uni-heidelberg.de/content/computer-vision

*** Formalities:

Teaching assistants (main point of contact): Friedrich Feiden: johann-friedrich.feiden@iwr.uni-heidelberg.de

Registration: Moodle: https://moodle.uni-heidelberg.de/course/view.php?id=25516


Prerequisite: no prerequisites, but it is recommended to have Machine Learning Background, e.g. Fundamentals of Machine Learning or equivalent

Exam: Either oral exam or mini-project (as in last years).
Leistungspunkte: 6 LP
Usability: Physics, MSc., Angewandte Informatik, MSc. Scientific Computing

Lehrziel

Lernziele (erwartete Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen): 	 - Brief Introduction to necessary Machine Learning (incl. U-Net, ResNet, Vision Transformers) - Basic Image Processing (incl. linear/non-linear Filtering) - Sparse feature Detection and Description (incl. SIFT and LIFT) - Projective Geometry, Epipolar Geometry - Sparse 3D Reconstruction , SLAM and Camera Localization - Neural Randiance Fields (NERF) - Robust Matching (incl. Differentiable RANSAC) - Object Tracking (incl. Particle Filter, Kalman Filter, ) - Object Recognition - Image Generation (incl. GAN, Diffusion, VAE, Flows) - Training Data Generation

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Lehrinhalt

Preparation and presentation of an advanced topic in stellar dynamics. During each lecture, at least one talk on a specific research field is given and actively discussed by
all course participants.

Selected topics in stellar dynamics of galaxies and stellar clusters. The list of topics for this year is the following.

- Dynamics of black holes in star clusters
- Hierarchical mergers of black holes in star clusters
- Dynamical formation of blue straggler stars
- Globular cluster dynamics
- The vertical phase-spiral observed by Gaia in the Milky Way
- Orbital resonances 1: radial migration
- Orbital resonances 2: perturbation theory and orbital structure near resonances
- Using the Jeans equations in the Milky Way
- Supermassive black-hole binaries and mergers

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Lehrinhalt

For further details on available courses see https://www.physi.uni-heidelberg.de/~marks/studierendentage/

Lehrinhalt

Hier handelt es sich um ein Bachelor-Pflichtseminar.

*Anmeldung ist möglich ab dem  01.03.2024*

Das Seminar wird wie folgt verlaufen:

Zu Beginn des Semesters verteilen wir die Themen.
  - Am ersten Termin nach der Themenvergabe gebe ich eine Einführung in das Thema "Vorträge halten"
  - Vier Wochen vor Ihrem Vortrag versorge ich Sie mit Material
  - Eine Woche vor dem Vortrag gibt es eine Vorbesprechung (per Email oder Videokonferenz)
  - Der Vortrag wird dann in Präsenz gehalten
  - Zu Ihrem Vortrag gehört ein zweiseitiges Handout, dass an die Zuhörer verteilt wird
  - Bewertet werden der Vortrag, die Fragerunde und das Handout
  - Es wird erwartet, dass Sie sich auch als Zuhörer mit Fragen zum Vortrag beteiligen - werden keine Fragen gestellt, stelle ich Fragen an die Zuhörer

Bitte registrieren Sie sich bei Moodle und der Übungsgruppenverwaltung

Themen des Seminars:

    Methoden: Bodengebundene CR-Beobachtung
    Methoden: Satelliten CR-Beobachtung
    Methoden: Das IceCUBE-Teleskop
    Quellen: Die Sonne
    Quellen: Supernova Überreste
    Quellen: Pulsare
    Quellen: Aktive Galaxienkerne
    Beobachtung: Spektrum der kosmischen Strahlung
    Beobachtung: Cosmic ray clocks
    Beobachtung: Greisen-Zatsepin-Kuzmin Cutoff
    Beobachtung: Solare Modulation
    Beobachtung: Neutrinospektrum
    Beobachtung: Kosmische Strahlung und Magnetfeld
    Theorie: Fokker-Planck-Gleichung
    Theorie: Fermi-Beschleunigung
    Theorie: Rekonnektion
    Exotik: Dunkle Materie Annihilation
    Exotik: Positron-Anomalie

Lehrinhalt

This seminar is part of the master module MVAstro3 (Galactic and Extragalactic Astronomy).  It supplements the lecture contents.  It is usually being held as a block event on three or four afternoons chosen in the course; typically on Saturdays.

Lehrziel

This seminar aims to give insights into key characteristics of astrophysical sources seen at high energy, including both, recent experimental results and theoretical concepts. A specific focus will be given to extragalactic sources (AGNs).

Lehrinhalt

Research Seminar: topics from the research group

Lehrinhalt

Gravitational Lensing: talks and discussions on current papers on the gravitational lensing effect and its applications to astronomical problems

Lehrinhalt

Motivation

Entscheidende Experimente legten die Grundlagen der Quantenphysik und geben weiterhin Impulse für ihre Weiterentwicklung. Intensive Forschung auf dem Gebiet der Quantenstruktur und -dynamik ermöglicht es immer noch, die Grenzen der bekannten Physik durch überschaubare Experimente zu erweitern.

Die in der modernen Atomphysik realisierbare Präparation exquisit isolierter Quantensysteme sowie die unübertroffene Genauigkeit ihrer Messmethoden erlauben auch die Suche nach Physik jenseits der Standardmodelle; daraus entstandene Quantensensoren sind zu unverzichtbaren Werkzeugen der Physik und der allgemeinen Wissenschaft geworden.

Das Seminar soll einen Überblick über Präzisionsexperimente mit atomaren Systemen und ihre aktuellen Anwendungen auf fundamentale Fragen der Physik geben.

Themenvorschläge an die Betreuer sind willkommen. Beispiele für mögliche Themen sind:

Wasserstoffatom: Bohrmodel, Lamb-Verschiebung, Protonenradius
Atomstrahlen, Atomfallen, Laserkühlung
Atomuhren, Frequenzmetrologie und Suche nach neuer Physik
Elektronen, Protonen und Antimaterie in Ionen- und Atomfallen
Tests der Quantenelektrodynamik mit Penningfalle
Kernmassenbestimmungen für die Bestimmung der Neutrinomasse
Beschleuniger und Speicherringe in der Atom- und Molekülphysik
Studien der Paritätsverletzung in Kernzerfällen und in atomaren Systemen
Ionenfallen: Quantisierung der Bewegung, Verschränkung, quantum computing
Quantentests zu Naturkonstanten, Lorentzinvarianz, Dunkler Materie und neuen Teilchen Bose-Einstein-Kondensation und Quantenstatistik
Materiewellen: vom ersten Nachweis zur modernen Atominterferometrie
Rydberg-Atome als Testsystem für fundamentale Physik
Ultrakurzpulslaser und Quantendynamik: von der Nano- zur Femtosekunden-Zeitskala
Erzeugung von hohen Harmonischen und Attosekundenpulsen
Zeitaufgelöste Messung der Elektronendynamik in Atomen und Molekülen
Physik von Freie-Elektronen-Lasern
Röntgenspektroskopie von astrophysikalischen Plasmen mit hochgeladenen Ionen
Kernmagnetische Resonanz und Magnetometrie mit Atomen
Der Hanbury-Brown-Twiss-Effekt
Der Aharonov-Bohm Effekt: Experimente ohne Störung des Quantenzustands
Erster Seminartermin: 17.04.2025

Zeit: wöchentlich,

Do. 16:00 bis 18:00; Ort: INF 227 / SR 02.402

Co-Dozenten: Klaus Blaum, José R. Crespo López-Urrutia

Anmerkungen

- Die Seminarvorträge (Deutsch oder Englisch) werden in der Regel 35 Minuten plus Diskussion dauern.

- Eine regelmäßige Teilnahme (>80%) und die Abhaltung eines Vortrags sind Voraussetzung für das erfolgreiche Bestehen des Kurses (PSEM, 2LP).

- Ein zusätzlicher LP (UKS2) wird für die Vorbereitung einer schriftlichen Ausarbeitung des Vortrags mit Folien und inhaltlichen Angaben vergeben werden. 

- Die Benotung der Lehrveranstaltung wird sowohl die Vortragsvorbereitung und -durchführung als auch die aktive Teilnahme an den Diskussionen berücksichtigen. 

- Vier Wochen vor dem jeweiligen Termin wird von den Betreuern (crespojr@mpi-hd.mpg.de, klaus.blaum@mpi-hd.mpg.de) die für die Vorbereitung des Vortrags notwendige Literatur geschickt. Eine erste gemeinsame Durchsicht des Vortrags mit dem Betreuer soll während der Vorbereitungsphase etwa zwei Wochen vor dem Vortrag stattfinden.

- Nach Bedarf werden ein bis zwei Vorträge pro Seminartermin angesetzt werden.

Lehrinhalt

In this seminar, we will cover basics concepts and themes of quantum mechanics through the discussion of historical as well as modern experiments. The topics will be inspired by a selection of problems discussed in the book "The Quantum Mechanics Solver" by Jean-Louis Badevant and Jean Dalibard. Besides the book mentioned above, research literature will be suggested for a different and/or deeper look at the topics. 

For each topic, one student will be responsible for studying and understanding it, and then presenting it to the seminar participants in a 20-minute talk. Prior to the presentation, two or three individual meetings will be scheduled with the lecturer to discuss the topics, the material to be presented and the structure of the presentation. After the presentation there will be a 20-minute discussion and exchange on the topics in which all students will participate.  After the presentation, each student must submit a short summary of their topic based on the slides they presented.

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Lehrinhalt

This seminar is strongly research-oriented and brings current research into the Masters course. The idea for the seminar has its roots in a new research project in Heidelberg that started in autumn 2024 and deals with remote sensing using Dual Frequency Comb Spectroscopy (DCS). The project is a collaboration between the Institute for Environmental Physics (IUP), the Kirchhoff-Institute for Physics (KIP) and the Max Planck Institute for Nuclear Physics (MPIK).
 
In this seminar we will discuss different modern spectroscopic methods that are used in environmental physics as well as in fundamental physics. The aim is to provide a basis for our next research steps in the application of the DCS method to other research directions.

As possible topics (not necessarily in chronological order) we have identified (new can be added): 
1)	Fourier Transform Spectroscopy (FTIR)
2)	Laser Systems and light sources
3)	Frequency Combs
4)	Dual-Frequency Comb Spectroscopy (DCS)
5)	Frequency Modulation Spectroscopy
6)	Cavity Ring Down Spectroscopy (CRDS)
7)	Coherent Spectroscopy (time standard)
8)	Precise Test of QED (hydrogen spectroscopy)
9)	Heterodyne Spectroscopy and Radiometry
10)	Extending Spectral Ranges with Nonlinear Optics

Lehrziel

Get involved in modern experimental physics in the field of spectroscopy and its application to fundamental and environmental physics.

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Lehrinhalt

Modern experiments have realised an extraordinary degree of control of isolated quantum systems. With a variety of experimental platforms, including photons, ions and neutral atoms it becomes possible to address the fundamental laws that govern quantum mechanics. A large toolbox has emerged that allows tackling different topics from high precision test of fundamental theories using single particles to quantum sensing and quantum simulation on few and many-body systems, up to the synthesisation of states of matter with a topologically nontrivial character. 
 
In this seminar we will discuss key experiments in this field. Each student will give a 30min presentation on one of the topics offered. The preparation of this presentation will include 2-3 meetings with the respective tutor to discuss the physics as well as the structure of the talk. Special emphasis should be devoted to the clarity of the experimental claims and techniques. After the presentation, a one-page summary should be provided. Further, it is expected that the students attend all presentations and participate with active feedback and questions. 

The seminar takes place on Fridays from 11:15 to 13:00. In the first seminar date (25/04/2024), we will give an introduction and each student will choose a topic. The topics will be announced after when the seminar is open for registration.

Lehrziel

See the description above.

Lehrinhalt

in addition to the contents of the module handbook: 
- the seminar will focus on a specific field
- for each topic in this field, one or more current research papers are available over moodle
- there will be a discussion of the contents of these papers (preparation phase)
- there will be a test presentation
- and finally a presentation in front of the audience

Lehrziel

see module handbook

Lehrinhalt

Overview talks regarding current status of research and specialized talks concerning advanced topics.

Summer semester: Radiation oncology

For more information, please see:
https://medphysrad-teaching.dkfz.de/mp2_sem.html

Lehrinhalt

27.02.2025
Registration via the following link:
https://medphysrad-teaching.dkfz.de/seminar_so.html
(all relevant information can be found there)

REGISTRATION in heiCO is NOT SUFFICIENT to secure a place in the seminar !

Kontakt:
T.Kuder@dkfz.de
Leif.Schroeder@dkfz.de

Lehrinhalt

Advanced seminar: This seminar will discuss the status of current research projects at the DKFZ regarding the development of medical imaging (especially MRI, CT, hyperpolarization, PET).

Additional information: https://medphysrad-teaching.dkfz.de/abteilungsseminar.html

Lehrinhalt

Introduction, final decision to participate in this seminar, and assignment of topics will be done during the first seminar session. 

Selected topics can be discussed and assigned earlier upon request.

Typical topics are:
- Probing Magnons by Electron Spin Resonance Studies
- 1D Quantum Spin Systems
- Quantum Spin Liquids in Magnetically Frustrated 2D Materials
- Cathode Materials for Lithium-ion Batteries: Relevance of the Electronic Structure
...

Lehrinhalt

Current topics on electronically correlated systems, quantum magnets and battery materials.

Lehrinhalt

Zielgruppe: Bachelor und  Master- Absolventen sowie Promovierende

Lehrinhalt

Vorträge zu zahlreichen klassischen Themen der Isotopenmethoden in der Umweltphysik, einschließlich des Wasserkreislaufs, des Kohlenstoffkreislaufs und auch der Forensik. Die Themenbereiche umfassen den Transport und die Fraktionierung von Wasser- und Kohlenstoffisotopen in der Atmosphäre, im Ozean und in der Biosphäre, und wir schließen die Verwendung von Radiokohlenstoff als Umwelt-Tracer ein.

Termin/Vortragsthema/Betreuer:in
18.04.25	Karfreitag frei	
25.04.25	Einführung, Vorbesprechung	
02.05.25	Einlesen	
09.05.25	(1) Isotopentrenneffekte 	NF
16.05.25	(2) Messmethoden  Massenspektrometrie/ (3) Messmethoden CRDS	NF+MS
23.05.25	(4) Der globale Wasserkreislauf 	MS
30.05.25	(5)Kohlenstoffkreislauf   Atmosphäre (Stabile Isotope 13C, 18O)	MS
06.06.25	(6)Der globale Methan Kreislauf 	MS
13.06.25	(7) Radiokohlenstoff (14C) in der Atmosphäre / (8) 14C im Ozean	MS/NF
20.06.25	fällt aus	
27.06.25	(9) Klimarekonstruktion anhand von Eisbohrkernen 	NF
04.07.25	(10) Seltene Isotopologe in Klimaarchiven	NF
11.07.25	(11) Isotope in der Forensik	MS
18.07.25	fällt aus (50 Jahre Umweltphysik)

Lehrziel

Ein wissenschaftliches Grundlagenthema der Umweltpysik kompetent erarbeiten und mit freier Rede präsentieren und den Sachverhalt fundiert diskutieren können. Die Nützlichkeit von Isotopensystemen zur Quantifizierung von Stoffkreisläufen und Stoffflüssen erlernen.

Lehrinhalt

•  Preparation and presentation of an advanced topic in experimental or theoretical physics or another physics related area; during the seminar about 12 talks on a specific research field are given and actively discussed by all course participants.  
• Beside the oral presentation of the research topic also is write-up of the presented talk is required.

Lehrziel

After completion of this module, the student can describe the intentions and difficulties of modern research in physics or another physics related area. The student can handle modern literature and can extract information from present-day physics publications.

Lehrinhalt

In this seminar we select a number of recent science advances in environmental physics and associated subjects. Talks are prepared about these subject in small groups and presentations are followed by discussions about all scientific writting and sometimes political aspects of the discussed science advances.

Lehrziel

Learn to understand the advances made through scientific discoveries and their limits as well as the way of scientific writting and its subsequent possible implications in the society.

Lehrinhalt

Reduktion der fachwissenschaftlichen Kenntnisse auf den gymnasialen Physikunterricht 
Schwierigkeiten und Lösungen der Vermittlung
didaktische Prinzipien
Methoden und Konzepte 
Ausarbeitung konkreter Unterrichtsstunden für die Mittelstufe und deren Präsentation

Lehrziel

Erster Kontakt zur Schulpraxis, Planung von Unterrichtsstunden, Vorbereitung auf das  Schulpraxissemester

Informationen zur Veranstaltung

Lehrinhalt

Reduktion der fachwissenschaftlichen Kenntnisse auf den gymnasialen Physikunterricht 
Vorbereitung auf das Referendariat nach dem 1. Staatsexamen
ausgewählte Inhalte auch aus der Perspektive des Lernenden 
Schwierigkeiten und Lösungen der Vermittlung
didaktische Prinzipien
Methoden und Konzepte

Lehrziel

Grundlagen der Fachdidaktik für das gymnasiale Lehramt

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Lehrinhalt

In diesem Seminar wollen wir Schlüsselexperimente besprechen, die unser heutiges Bild der Elementarteilchenphysik und insbesondere das Standardmodell der Elementarteilchlchenphysik geprägt haben. Die Experimente reichen von der Entdeckung des Myon-Neutrinos bis zur Entdeckung des Higgs-Bosons durch die ATLAS und CMS Kollaborationen in 2012 und die aktuellen Messungen zur Bestimmung der Neutrino-Masse durch die KATRIN-Kollaboration aus dem Jahr 2021.

Themen: Die Entdeckung des Myon-Neutrinos, 
Entdeckung der Kernspaltung,  Die Entdeckung des J/psi und Quarkonium Spektroskopie, Die Helizität des Neutrinos: das Goldhaber Experiment, Entdeckung der CP-Verletzung im Kaon-System, Entdeckung der Gluonen, Entdeckung der elektroschwachen Eichbosonen, Solare Neutrinos und SNO, Messung von (g-2) des Myons, Bestimmung der Übergangstemperatur zum Quark-Gluon-Plasma, Entdeckung des Higgs-Bosons, Bestimmung der Neutrino-Masse

Lehrinhalt

Astronomical and cosmological observations require the existence of dark matter in our universe. Today, Dark Matter is generally thought to have particle nature, where the dark matter particles have relatively long lifetimes, interact gravitationally and, possibly, also via the weak interaction.

In the Standard Model of particle physics, only neutrinos have the correct properties, but, due to their small mass, neutrinos can only account for a small fraction of the observed Dark Matter in our universe. In extended versions of the standard model sterile neutrinos, in particular keV-sterile neutrinos can contribute as warm dark matter candidates.

Light supersymmetric particles are an example for weakly interacting massive particles (WIMPs) which are candidates for cold darm matter. Other viable dark matter candidates are axions, which have been introduced to solve the strong CP-problem of QCD, or axion-like particles.

The seminar will address the astrophysical and cosmological evidences which led to the postulation of dark matter. It will discuss the most prominent dark matter candidates and the different direct and indirect methods to search for their existence. Particular emphasis is put on the determination of neutrino masses, the search for sterile neutrinos, WIMPS and axions.

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Lectures are accompanied by interactive and hands-on practice sessions on different aspects of theoretical and experimental research of QGP physics. See the course website for details.

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Seminar of the Schwarz group, discusses current and advanced topics of theoretical biophysics.

Lehrinhalt

Selected research topics in quantum field theory with applications to particle physics/early universe cosmology and experiments with ultracold quantum gases

Lehrinhalt

The working group on PT symmetry meets to read current papers on the topic. Anyone can suggest a paper, which is then read and discussed, especially in view of current research in the group. The meeting takes place online.

Lehrziel

Deepening knowledge in non-Hermitian systems. Competence in analysis of scientific literature.

Lehrinhalt

Research topics in Relativistic heavy-ion collisions, Bose-Einstein condensate formation in ultracold atoms, Thermalization in the early universe

Lehrinhalt

Meet&Mingle@ISOQUANT meetings are a networking and mentoring platform for FLINTA* students in physics addressing 3 main objectives:
(1) getting to know the working groups within the Collaborative Research Centre 1225 IsoQuant & the faculty of Physics
(2) find possible topics and supervisors for bachelor, master or PhD thesis
(3) discuss & exchange about general topics related to university / career & family planning / work-life balance/ etc.
Everyone is welcome!

Dates & Times

immer mittwochs
17.04.    Physikalisches Institut, INF 226, Seminarbox 1. OG, 17:00-18:30
24.04.    Physikalisches Institut, INF 226, Seminarbox 1. OG, 17:00-18:30
15.05.    Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30
12.06.    Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30
03.07.    Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30

Lehrinhalt

Please register at https://www.quanty.org/workshop/heidelberg/september_2024

Lehrinhalt

In Ergänzung zur Vorlesung sollen fortgeschrittenere oder aus Zeitgründen nicht besprochene Themen aus der Elektrodynamik behandelt werden.

Lehrziel

Vertiefung der Kenntnisse der Elektrodynamik, Erlernen des wissenschaftlichen Vortragens und der wissenschaftlichen Diskussion.

Lehrinhalt

Vergabe der Themen erfolgt kurzfristig nach der Anmeldung. Bitte kontaktieren
Sie mich so früh wie möglich. Änderungen bei den Themen sind möglich, wenn Sie eigene Vorschläge haben, die in den Rahmen passen, melden Sie sich bitte.

Jeder Vortrag sollte von zwei Vortragenden gehalten werden.

29.4.2025 Vorbesprechung

Themen:

Nichtlineare Dynamik:
1. Einführung, einfache Modelle, Grenzyklen, Bifurkation
2. Hopfbifurkation, Seltsame Attraktoren, Chaos
3. Ortsabhängige Systeme, Turing-Instabilität, Musterbildung

Stochastische Dynamik
4. Modelle und einfache Systeme
5. Stochastische Resonanz
6. Rauschinduzierter Transport

Kontinuumsmechanik
7. Überblick zu Elastizitätstheorie, Hydrodynamik
8. Euler-Gleichungen, Navier-Stokes Gleichungen, Potential- und Wirbelströmung

Lehrinhalt

Phase transitions and critical phenomena; Topological phase transitions; Ising model;
Boltzmann equation and H-theorem; Master equation, Markovian and non-Markovian processes; Langevin- and Fokker-Planck equation; Nonlinear boson diffusion equation;
Time-dependent Bose-Einstein condensate formation in ultracold bosonic atoms; Thermalization of gluons in relativistic collisions; Partial thermalization of recombination photons in the early universe; Pattern formation and self-organization in nature; Physical basis for the direction of time

Lehrinhalt

Biological cells have remarkable abilities to respond to changes in their environment. This seminar focuses on signal reception and processing from a mathematical and physical perspective. With the help of common biological model systems we will analyze qualitatively and quantitatively how cells sense and respond to their chemical and physical environment, discussing phenomena such as chemotaxis, immune response, mechanosensing and neuronal responses. With the help of kinetic equations and information theory, we will elucidate the biophysical limitations of cellular information processing in each case and introduce key concepts that have enabled cells to successfully meet these challenges. Participants are introduced to some of the standard models in the field, like zero-order ultrasensitivity, kinetic proofreading and the Monod-Wyman-Changeux model. With the help of such generic biophysical models, we will address: 1) how signals are sensed by allosteric receptors, 2) how information is processed by cellular signal transduction networks to extract biologically relevant information from such signals and 3) how cells achieve specific and robust information transfer.

Lehrinhalt

The award of the 2024 Nobel Prize in Chemistry for advances in computational protein design and protein structure prediction highlights the enormous impact of machine learning on how biomolecules are studied.  In this seminar, we will explore the recent literature on how different machine learning approaches are employed to study topics  ranging from protein structure prediction through molecular dynamics simulation to drug design.

Lehrinhalt

Motivation:
Have you ever wondered why it is so hard to get ketchup out of its bottle or why you need to whip egg whites to make meringue? Why Cheerios floating on milk seem to attract each other? Why a gel can swell to many times its own size, while a crystal already breaks at a deformation of few percents? How large scale complex structures can assemble out from simple nano-scale units?  Or how your LCD display works? Soft matter is the physics of everyday life! 
Soft matter systems are characterized by a characteristic energy that is on the order of thermal energy at room temperature. They display unique physics, including fractality, phase transitions, and self-organization, as well as peculiar material properties and dynamics. We will discuss the main theoretical concepts needed to describe soft condensed matter systems like polymers, liquid crystals, membranes, complex fluids and colloids.

Lehrziel

Possible topics: Polymers				     1. Basics of single chains: random walk, Gaussian chain, entropic elasticity, solvent effects     2. Many chains: mixtures, semi-dilute systems, polymer melts     3. Dynamics: Rouse model, Zimm model, reptation     4. Polymer networks: rubbers, elastomers, gels  Liquid crystals     5. isotropic-nematic phase transition, Frank elastic energy, LCD displays     6. Defects, dynamics  Membranes/Surfactants      7. Helfrich energy, shape diagram, membrane fluctuations     8. surfactants, self-assembly Theory of soft systems dynamics 		      9. basics of non-equilibrium: force-flux relations, examples: hydrodynamics, diffusion     10. Langevin equation, Mori-Zwanzig formalism, Fokker-Planck equation     11. Correlation and response, Fluctuation Dissipation theorem, scattering     12. Liquid-state theory: g(r), Ornstein-Zernike equation, Density functional theory (DFT),   Complex fluids      13. continuum mechanics, viscoelasticity     14. suspensions, emulsions Electrostatic effects in Soft Matter 	     15. Debye Hückel/Poisson-Boltzmann equation; Manning condensation     16. Colloids: effective interactions, stabilization, colloidal effects Computational methods		     17. Particle-based: molecular dynamics (MD) vs. Monte Carlo (MC)     18. (Navier-)Stokes: Lattice Boltzmann method, Oseen tensor, boundary integral method

Lehrinhalt

Seminar Web-Page: https://hci.iwr.uni-heidelberg.de/content/optml-seminar-SoSe25

This seminar belongs to the Master in Physics (specialization Computational Physics, code "MVSem") and Master of Applied Informatics (code "IS") , but is also open for students of Scientific Computing and anyone interested.

The topic of this semester is Video-Based Scene Analysis.

We will consider inference and learning techniques for these problems as well as the related applications in computer vision.

Lehrinhalt

Übungen am 70cm Teleskop der Landessternwarte Heidelberg.

Lehrziel

Selbstständige Vorbereitung und Planung von astronomischen Beobachtungen. Eigenständige Durchführung von astronomischen Beobachtungen mit dem Teleskop.

Lehrinhalt

Durchführung von mehreren astrophysikalischen Versuchen je nach Kenntnisstand innerhalb einer Woche. Diese decken grosse Gebiete in der Astronomie ab. Dauer pro Versuch 1-1.5 Tage. Kein separates Protokoll oder Hausarbeit notwendig.

Lehrziel

Selbstständige Bearbeitung experimenteller Fragestellungen. Kennenlernen und Vertiefung diverser astronomischer moderner Tools wie zB Datenreduktion, virtuelles Observatorium, Interpretation diagnostischer Diagramme.

Lehrinhalt

Durchführung von mehreren astrophysikalischen Versuchen je nach Kenntnisstand innerhalb einer Woche. Diese decken grosse Gebiete in der Astronomie ab. Dauer pro Versuch 1-1.5 Tage. Kein separates Protokoll oder Hausarbeit notwendig.

Lehrziel

Selbstständige Bearbeitung experimenteller Fragestellungen. Kennenlernen und Vertiefung diverser astronomischer moderner Tools wie zB Datenreduktion, virtuelles Observatorium, Interpretation diagnostischer Diagramme.

Lehrinhalt

• Durchführung von 18 fortgeschrittenen phys. Versuchen zur Mechanik, Elektrodynamik, Thermodynamik, Optik, Wellen-, Atom- , Kern- und Quantenphysik mit Protokollierung der Ergebnisse
• Ausarbeitung einer Dokumentation zu jedem phys. Versuch mit Protokoll und Auswertung (Hausarbeit)

Lehrziel

Selbstständige Einarbeitung in eine experimentelle Fragestellung. Beherrschen der experimentellen Messtechnik, der Datenanalyse und der graphische Darstellung. Erstellen von quantitativen Auswertungen von Messdaten mit Fehlerrechnung. Beherrschung der Protokollierung der Ergebnisse sowie deren kritische Würdigung.

Lehrinhalt

• Einführung in die Messtechnik und Datenauswertung
• Durchführung von 16 phys. Versuchen zur Mechanik, Wärmelehre, Elekt- rodynamik und Optik mit Protokollierung der Ergebnisse
• Ausarbeitung eines Protokolls zu jedem phys. Versuch

Lehrziel

Die Studierenden sind zur selbstständigen Einarbeitung in eine experimentelle Fragestellung in der Lage und beherrschen die experimentelle Messtechnik, die Datenanalyse und die graphische Darstellung der Ergebnisse. Sie sind ferner fähig, quantitative Auswertungen von Messdaten mit Fehlerrechnung zu erstellen und beherrschen die Protokollierung der Ergebnisse sowie deren kritischen Würdigung.

Lehrinhalt

• Einführung in die Messtechnik und Datenauswertung 
• Selbstständiger Aufbau der Versuche 
• Durchführung von phys. Versuchen zur Mechanik, Wärmelehre und Elektrodynamik mit Protokollierung und Ausarbeitung der Ergebnisse

Lehrziel

Studierende können sich selbstständig in eine experimentelle Fragestellung  einarbeiten. Sie haben grundlegende Kenntnisse über Messgeräte,  Messtechnik, Datenanalyse und die graphische Darstellungen der  Ergebnisse. Sie sind in der Lage Versuche aufzubauen, quantitative  Auswertungen von Messdaten mit Fehlerrechnung zu erstellen, sowie die  Protokollierung der Ergebnisse und deren kritische Würdigung zu leisten.

Lehrinhalt

Durchführung von 4 Experimenten zur Erlernung von Messtechnik, Protokollierung und Datenauswertung moderner Experimente in den Gebieten Mechanik und Vakuum, Elektronik und Datenerfassung, Optik sowie Kern- und Teilchenphysik.

Lehrziel

Die Studierenden sind zum selbstständigen Aufbau von Messaparturen in der Lage und beherrschen den Umgang mit Instrumenten und Programmen (optischen Bank, optische Komponenten, Digitaloszilloskope, Datenerfassungssysteme, Elektronik). Sie sind ferner fähig eine Laborbuch mit Dokumentation der Messergebnisse parallel zur Versuchsdurchführung zur führen.

Lehrinhalt

Durchführung von 4 Physikalischen Experimenten an Instituten der Fakultät und Max-Planck-Instituten aus 4 verschiedenen Forschungsgebieten der Fakultät. Die Experimente sind forschungsnah und nutzen eine Instrumentierung, die auch in den Forschungslabors genutzt wird. Experimente werden angeboten zur Atom- und Molekülphysik, Astrophysik, Kern- und Teilchenphysik, Physik der Kondensierten Materie und Umweltphysik.

Lehrziel

Die Studierenden sind zur Durchführung forschungsnaher Experimente in der Lage und beherrschen - zumindest teilweise- den selbstständigen Aufbau der Messapparaturen sowie die Auswertung der Messergebnisse z.T. unter Nutzung moderner Programmsysteme. Ferner sind sie in der Lage die Ausarbeitung der Ergebnisse in Form einer kleinen Publikation durchzuführen.

Lehrinhalt

• Lectures about particle physics, detectors, electronics, data acquisition,
computing and data analysis
• Planning, preparation, construction and commissioning of a particle
physics experiment
• Operation and data taking
• Data Analysis and Interpretation of results

Lehrziel

The students has gain theoretical understanding and practical experience in performing a particle physics experiment using particle beams. This includes the planning, construction, commissioning, operation, and data analysis.

Lehrinhalt

• Einführung in die Messtechnik und Datenauswertung 
• Selbstständiger Aufbau der Versuche 
• Durchführung von phys. Versuchen zur Thermodynamik, Optik, Atom-, Kern- und Quantenphysik mit Protokollierung und Ausarbeitung der Ergebnisse

Lehrziel

Studierende können sich selbstständig in eine experimentelle Fragestellung einarbeiten. Sie haben fortgeschrittene Kenntnisse über Messgeräte, Messtechnik, Datenanalyse und die graphische Darstellungen der Ergebnisse. Die sind in der Lage Versuche aufzubauen, quantitative Auswertungen von Messdaten mit Fehlerrechnung zu erstellen, sowie die Protokollierung der Ergebnisse und deren kritische Würdigung zu leisten.

Lehrinhalt

• Selbstständiger Aufbau und Durchführung von fünf fortgeschrittenen phys. Versuchen 
• Durchführung von Versuchen zur Thermodynamik, Optik, Atom-, Kern- und Quantenphysik mit Protokollierung und Ausarbeitung der Ergebnisse

Lehrziel

Studierende können sich selbstständig in eine experimentelle Fragestellung einarbeiten. Sie haben fortgeschrittene Kenntnisse über Messgeräte, Messtechnik, Datenanalyse und die graphische Darstellungen der Ergebnisse. Die sind in der Lage Versuche aufzubauen, quantitative Auswertungen von Messdaten mit Fehlerrechnung zu erstellen, sowie die Protokollierung der Ergebnisse und deren kritische Würdigung zu leisten.

Lehrinhalt

• Selbstständiger Aufbau und Durchführung von vier modernen Experimenten in den Gebieten Mechanik und Vakuum, Elektronik und Datenerfassung, Optik sowie Kern- und Teilchenphysik .

Lehrziel

Studierende können selbstständig Messapparaturen aufbauen. Sie beherrschen den Umgang mit Instrumenten und Programmen (optische Bank, optische Komponenten, Digitaloszillographen, Datenerfassungssystemen, Elektronik). Sie sind in der Lage ein Laborbuch zu führen und die Messergebnisse parallel zur Versuchsdurchführung zu dokumentieren.

Lehrinhalt

This is an introductory statistics course for students in physics. It is a computer-based course, in which you will learn not only the principles and methods of statistical analysis, but will also put these into practice using a range of real-world data

Lehrinhalt

Dieser Kurs wurde von Dr. Thomas P. Robitaille entwickelt, der diesen Kurs viele Jahre lang an der Universität Heidelberg gehalten hat. Aufgrund der Beliebtheit dieses Kurses bieten wir nun mehrere Blockkurse parallel an. Dr. Robitaille hat eine andere Stelle angetreten, so dass dieser Kurs nun von anderen Lehrkräften gehalten wird.

Lehrziel

Ziel dieses Kurses ist es, zu lernen, wie man die Python-Programmierung zur Lösung wissenschaftlicher Probleme einsetzt. Es handelt sich um einen interaktiven Learning-by-Doing-Kurs, der auf einer Reihe von Python-Notebooks basiert und zahlreiche Übungen enthält. Er richtet sich primär an Bachelor-Studenten.

Lehrinhalt

Dieser Kurs wurde von Dr. Thomas P. Robitaille entwickelt, der diesen Kurs viele Jahre lang an der Universität Heidelberg gehalten hat. Aufgrund der Beliebtheit dieses Kurses bieten wir nun mehrere Blockkurse parallel an. Dr. Robitaille hat eine andere Stelle angetreten, so dass dieser Kurs nun von anderen Lehrkräften gehalten wird.

Lehrziel

Ziel dieses Kurses ist es, zu lernen, wie man die Python-Programmierung zur Lösung wissenschaftlicher Probleme einsetzt. Es handelt sich um einen interaktiven Learning-by-Doing-Kurs, der auf einer Reihe von Python-Notebooks basiert und zahlreiche Übungen enthält. Er richtet sich primär an Bachelor-Studenten.

Informationen zur Veranstaltung

Die Beispiele im Kurs benutzen Physik der
ersten paar Semester.

There are some examples in the course that
are based on physics of the first few semesters.

Lehrinhalt

Dieser Kurs wurde von Dr. Thomas P. Robitaille entwickelt, der diesen Kurs viele Jahre lang an der Universität Heidelberg gehalten hat. Aufgrund der Beliebtheit dieses Kurses bieten wir nun mehrere Blockkurse parallel an. Dr. Robitaille hat eine andere Stelle angetreten, so dass dieser Kurs nun von anderen Lehrkräften gehalten wird.

Lehrziel

Ziel dieses Kurses ist es, zu lernen, wie man die Python-Programmierung zur Lösung wissenschaftlicher Probleme einsetzt. Es handelt sich um einen interaktiven Learning-by-Doing-Kurs, der auf einer Reihe von Python-Notebooks basiert und zahlreiche Übungen enthält. Er richtet sich primär an Bachelor-Studenten.