Sommersemester 2026

1300110401
Anmeldung ab 31.05.2026 möglich
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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)

1300111201
Anmeldung ab 01.03.2026 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

1300112102
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

This course provides a firm understanding of the theoretical concepts
of astrophysics, together with their assumptions and limitations. Topics covered include:
-- Hydrodynamics: Basics and equations of motion; ideal and viscous fluids and currents; sound waves, supersonic currents and shock waves; instabilities, convection and turbulence
-- Plasma physics: Basics of collision-less plasmas; dielectric tensor; dispersion relation, longitudinal waves and Landau damping; magnetohydrodynamic equations; waves in magnetized plasmas; hydrodynamic waves
-- Radiative processes: Macroscopic radiation measurements; emission, absorption and scattering, radiative transfer; Bremsstrahlung and synchrotron radiation; ionization and recombination; spectra
-- Stellar dynamics: Relaxation; Jeans equations and Jeans theorem; tensor-virial theorem; equilibrium and stability of self-gravitating systems; dynamical friction; Fokker-Planck approximation

Lehrziel

Upon completion of the lecture, students are able to apply this knowledge to a wide range of different areas of modern astrophysics and can solve complex problems in this field. They are familiar with concepts from different areas of theoretical physics relevant for astrophysics and they can apply mathematical techniques for solving questions arising in astrophysical situations.

1300112105
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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
LV-Anmeldung möglich
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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
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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

1300112203
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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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
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300112304
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300112306
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

Besprechung von Themen der nicht-thremischen Astrophysik. Insbesondere theoretische Grundlagen von Teilchenbeschleunigung und Strahlung, sowie Interpretation von Beobachtungen diverser Quellen (u.a. Supernovaüberreste, aktive Galaxien, Binärsysteme).

Lehrziel

Das Verstehen und Interpretieren von Beobachtungsdaten im Bezug zur Quelle

1300112307
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

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.

1300112352
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

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.

1300112411
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300114300
LV-Anmeldung möglich
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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.

1300116004
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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

1300116021
LV-Anmeldung möglich
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1300116107
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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1300122203
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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 ¿ describe modern aspects of experimental research in atomic, molecular and optical physics, ¿ analyse standard experimental approaches of atomic, molecular and optical physics, ¿ design simple experimental set-ups in atomic, molecular and optical physics, ¿ apply the methods to simple practical examples.

1300122219
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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:
- 14 OR 21 April 2026 (date to be communicated), 14:15: First Lecture and Tutorial intro

1300122221
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

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

1300122242
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300132215
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300132219
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300132220
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

s. Module Handbook

Lehrziel

s. Module Handbook

1300132222
LV-Anmeldung möglich
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Lehrinhalt

Subject: Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Nuclear Medicine

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

1300132235
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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1300142101
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300142209
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

The course is a general introduction to the physics of matter at low temperatures and will provide a discussion of phenomena that uniquely occur near absolute zero. For example, when the thermal energy becomes small new macroscopic quantum states like superfluidity and superconductivity are formed. The course is divided into three sections: Quantum fluids, Properties of Solids and Refrigeration Techniques.

1300142300
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

Lehrinhalt

Siehe Webseite:

https://www.kip.uni-heidelberg.de/cmm/teaching/2025/ecm

1300152101
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

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

1300152104
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300152203
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300152212
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

1 week block lecture, language: English, Sep. 21-25, 2026, 9-18h, INF229, R108 (first floor), lecturer: Dr. Jochen Landgraf.

1300153001
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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1300161107
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300161143
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300162200
Zu dieser LV ist keine Anmeldung möglich

1300162201
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Informationen zur Veranstaltung

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. 

1300162301
Zu dieser LV existiert kein Anmeldeverfahren

1300171102
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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 ¿ 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, ¿ haben die Studierenden die notwendigen mathematischen Kenntnisse und Fähigkeiten die zum Verständnis der genannten Themenbereiche notwendig sind, ¿ 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, ¿ sind die Studierenden in der Lage, sich weitere, verwandte Themen und Methoden der theoretischen Physik durch Literaturarbeit selbst zu erschließen.

1300171104
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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 ¿ kennen und verstehen die Studierenden die Grundlagen, Methoden und Konzepte der Theoretischen Physik im Bereich der Quantenmechanik mit deren wichtigsten Anwendungen, ¿ haben die Studierenden die notwendigen mathematischen Kenntnisse und Fähigkeiten die zum Verständnis der genannten Themenbereiche notwendig sind, ¿ 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, ¿ sind die Studierenden in der Lage, sich weitere, verwandte Themen und Methoden der theoretischen Physik durch Literaturarbeit selbst zu erschließen.

1300171201
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300172103
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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Lehrinhalt

• Non-Abelian gauge theories
• Path integral for fermions
• Renormalization in gauge theories
• Spontaneous symmetry breaking and Higgs mechanism
• Renormalization group, Wilson renormalization

Lehrziel

After completing the course the students ¿ have a thorough knowledge and understanding of the regularisation and renormalisation programme in ¿4-theory, of renormalisation in QED and non-abelian gauge theories (1-loop order), of the effective action and the modern renormalisation group approach, ¿ 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.

1300172204
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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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.

1300172205
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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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

1300172207
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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.

1300172213
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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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

1300172219
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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1300172220
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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1300172228
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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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

1300172229
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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1300172231
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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Lehrinhalt

Introduction to nonequilibrium quantum field theory with applications to particle physics/early universe cosmology and ultracold quantum gas dynamics: initial correlations, path integral formulation, resummation techniques, renormalization, dynamical instabilities, attractors, far-from-equilibrium scaling phenomena, non-thermal spontaneous symmetry breaking, thermalization.

1300172232
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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Lehrinhalt

This course provides a comprehensive introduction to the computational techniques used to model complex many-body systems at the atomic and molecular level. Acting as a bridge between theoretical statistical mechanics and experimental results, molecular simulation has become an indispensable tool in modern physics, chemistry, and materials science.

The course will be based on the textbook by Frenkel and Smit. We will cover the two main pillars of atomistic simulation: Molecular Dynamics (MD) and Monte Carlo (MC) methods. Students will learn the rigorous statistical mechanical foundations underlying these methods and derive, analyze, and implement the algorithms themselves.

Topics Covered:
- Statistical Mechanics Foundations: Review of ensembles (Microcanonical, Canonical, Grand Canonical) and their connection to thermodynamics.
- Monte Carlo Methods: Importance sampling, the Metropolis algorithm, detailed balance, and trial moves for different ensembles.
- Molecular Dynamics: Integration of equations of motion (Verlet, Leap-frog), force field calculation, and managing constraints.
- Advanced Ensembles: Simulating at constant temperature and pressure (thermostats and barostats).
- Free Energy & Phase Transitions: Thermodynamic integration, particle insertion methods (Widom), and Gibbs ensemble simulations.
- Analysis: Computing structural properties (RDFs), transport coefficients (diffusion), and correlation functions.

1300172233
Anmeldung ab 02.04.2026 möglich
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1300172234
Anmeldung ab 02.04.2026 möglich
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Lehrinhalt

The class aims to discuss some topics in quantum field theory:
Part 1:
- axioms of Euclidean QFT, the path integral and the Feynman expansion
- non perturbative construction the phi^4 model in 0 dimensions, resurgence and all that
- stochastic quantization and the path integral measure
Part 2:
- generating functions
- perturbative renormalziation, Wick ordering in d=2, a taste of BPHZ
- The Wilson Fisher fixed point, 

Part 3:
- vector models at large N, the Bardeen Moshe Bender phenomenon, asymptotic freedom and mass generation in the Gross-Neveu model
- matrix models
- tensor models

1300182201
Anmeldung ab 01.04.2026 möglich
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Lehrinhalt

https://sciai-lab.org/teaching/24s/gmlqc/

Lehrziel

see https://sciai-lab.org/teaching/24s/gmlqc/

1300182202
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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Lehrinhalt

This lecture introduces students to basic methods and techniques in computational statistics and data analysis, as widely applicable to empirical problems in the natural sciences. It provides an overview of relevant concepts and theorems in probability theory and mathematical statistics to modern deep learning techniques. The lecture is accompanied by computational exercises in Python or Matlab. It will enable students to analyze small and large data sets and interpret the results from a solid, theoretically grounded statistical perspective, to devise statistical & machine learning models of experimental situations, to infer the parameters of these models from empirical observations, and to test hypotheses about them.

1300182207
Anmeldung ab 01.03.2026 möglich
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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