Sommersemester 2025

1300111201
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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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

1300112105
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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.

1300112200
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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.

1300112202
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Lehrinhalt

Lecture: Thursdays, 14:15-15:45
Tutorial Group 1: Thursday, 15:45-17:15
Tutorial Group 2: Thursday, 15:45-17:15 (possible second group)

Location: 
Philosophenweg 12, Kleiner Hörsaal

Preliminary Schedule:
18.4.24: Introduction (Stefan Jordan)
25.4.24: Stellar structure 1 (Ralf Klessen)
02.5.24: Stellar structure 2 (Ralf Klessen)
09.5.24: Himmelfahrt
16.5.24: Stellar structure 3 (Ralf Klessen)
23.5.24: Energy transport (Stefan Jordan)
30.5.24: Fronleichnam
06.6.24: Energy production (Stefan Jordan)
13.6.24: Main sequence (Stefan Jordan)
20.6.24: Stellar evolution to the AGB (Stefan Jordan)
27.6.24: Late stages of stellar evolution (Stefan Jordan)
04.7.24: Stellar atmospheres, stellar spectra (Stefan Jordan)
11.7.24: Stellar pulsations, rotation, magnetic fields (Ralf Klessen)
18.7.23: Stellar spectra (Ralf Klessen)
25.7.23: Written exam (Ralf Klessen, Stefan Jordan)

Seminar:
 2-3 full days between July 29 and  Aug 2, 2023

1300112203
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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.

1300112204
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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.

1300112302
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1300112304
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1300112305
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Lehrinhalt

Systems of star clusters (APOD40616):
-->> cluster age and mass distributions, formation/evolution/observational-biases interplay
Cluster age and mass estimates from their integrated photometry
--> introduction to stellar population synthesis models
Cluster dynamical evolution - Gas-free evolution (SDSS web site):
-->> clusters lose stars and eventually dissolve
From gas-embedded clusters to gas-free ones (APOD120715, APOD120903 ):
-->> expulsion of residual star-forming gas and consequences
Formation of star clusters (MNRAS web site):
-->> Modelling of star cluster formation, concept of star formation efficiency per freefall time, gas density-probability distribution functions
Colour-magnitude diagrams (HST web site):
-->> cluster age estimates for the resolved stellar-population case, kinematic-based "cleansing" of cluster CMDs

1300112306
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1300112307
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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 19.04. 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.

1300112308
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112309
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112310
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112341
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300112354
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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Lehrinhalt

This lecture will discuss the principles of radio and millimeter astronomy. This field is progressing rapidly, thanks to new facilities that reach high sensitivities and resolutions, such as ALMA and MeerKAT. 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 on the technology by which to capture radio and millimeter emission, including the concepts of radio and millimeter interferometry. Note: block course from April 1 - 11, 2025, 9:15-12:00.

1300114300
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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1300116107
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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1300122203
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300122219
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300122221
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300122225
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300122226
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300132215
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

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.

1300132218
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300132219
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300132220
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300142101
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300152102
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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

1300152104
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300172103
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300172201
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300172205
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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

1300172208
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300172211
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300172212
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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

1300172213
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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

1300172218
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300172219
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300172228
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300182209
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300182219
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

All Information can be found here:
https://hci.iwr.uni-heidelberg.de/content/computer-vision

You have to register for the course in Moodle:
https://moodle.uni-heidelberg.de/course/view.php?id=21825
Moodle enrollment key: ComVis24
Course Capacity: 40 (First Come First Served)

1300114301
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300100400
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
Link zur Anmeldung

Lehrinhalt

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

1300111241
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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

1300112206
Anmeldung ab 01.04.2025 möglich
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1300112311
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112312
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112314
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1300112318
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

Research Seminar: topics from the research group

1300112320
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112321
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112323
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300112324
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112325
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112327
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112331
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300112332
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112333
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112338
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112339
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112349
Anmeldung ab 01.04.2025 möglich
Link zur Anmeldung

1300112353
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300112358
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300115201
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300121118
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300121128
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Lehrinhalt

In this seminar we will discuss topics inspired by a selection of problems discussed in the book "The Quantum Mechanics Solver" by Jean-Louis Badevant and Jean Dalibard. This will serve as an introduction to important concepts and themes in quantum science. 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.

1300122330
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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1300122331
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1300132214
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1300132223
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Lehrinhalt

12.02.2024:
Please register for the seminar and choose your subject via:
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

1300142205
Anmeldung ab 01.04.2025 möglich
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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
...

1300152202
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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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.

1300172221
Anmeldung ab 01.04.2025 möglich
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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

1300172223
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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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.

1300182210
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1300182216
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1300182217
Anmeldung ab 01.03.2025 möglich
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1300182301
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1300182303
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1300182307
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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.

1300110210
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Lehrinhalt

Übungen am 70cm Teleskop der Landessternwarte Heidelberg.

Lehrziel

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

1300111291
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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.

1300112350
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1300112351
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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.

1300111401
Anmeldung ab 12.02.2025 möglich
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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.

1300110001
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1300110002
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1300110003
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1300120017
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1300160068
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1300170002
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1300170043
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