Wintersemester 2024/2025

This two week intensive course is intended for students interested in learning the principles and methods of probability and statistics needed for analyzing, modelling and interpreting data. Basic (high-school) familiarity with statistical concepts is assumed. The topic  <more>

This two week intensive course is intended for students interested in learning the principles and methods of probability and statistics needed for analyzing, modelling and interpreting data. Basic (high-school) familiarity with statistical concepts is assumed. The topics covered include probability distributions, Bayesian reasoning, hypothesis testing, maximum likelihood, linear regression, monte carlo methods, etc. Mathematical proofs and derivations will be kept to a minimum (although matrix operations are very important) and greater emphasis will be placed on how to practically apply statistical tools to help you interpret real data. The course will be taught in the R programming environment (no prior knowledge of R is assumed). The course is recommended for students that have already completed the first two semesters. (If you are having trouble registering for this course on heiCo, email the lecturer directly with yout name and matriculation number to be added manually.)

Mechanik (50 %) • Mechanik des Massenpunktes • Mechanik des starren Körpers • Mechanik deformierbarer Körper Thermodynamik (40 %) • Phänomenologie der Wärmelehre • Zustandsänderungen • Kinetische Gastheorie • Reale Gase und Phasenübergänge Transport  <more>

Mechanik (50 %) • Mechanik des Massenpunktes • Mechanik des starren Körpers • Mechanik deformierbarer Körper Thermodynamik (40 %) • Phänomenologie der Wärmelehre • Zustandsänderungen • Kinetische Gastheorie • Reale Gase und Phasenübergänge Transportprozesse (10 %) • Ströme, Kontinuitätsgleichung, Diffusion, Wärmeleitung

In diesem Seminar wollen wir Schlüsselexperimente besprechen, die unser heutiges Bild der Elementarteilchenphysik und insbesondere das Standardmodell der Elementarteilchlchenphysik geprägt haben. Die Experimente reichen von der Entdeckung des Myon-Neutrinos bis zur En  <more>

In diesem Seminar wollen wir Schlüsselexperimente besprechen, die unser heutiges Bild der Elementarteilchenphysik und insbesondere das Standardmodell der Elementarteilchlchenphysik geprägt haben. Die Experimente reichen von der Entdeckung des Myon-Neutrinos bis zur Entdeckung des Higgs-Bosons durch die ATLAS und CMS Kollaborationen in 2012 und die aktuellen Messungen zur Bestimmung der Neutrino-Masse durch die KATRIN-Kollaboration aus dem Jahr 2021. Themen: Die Entdeckung des Myon-Neutrinos, Entdeckung der Kernspaltung, Die Entdeckung des J/psi und Quarkonium Spektroskopie, Die Helizität des Neutrinos: das Goldhaber Experiment, Entdeckung der CP-Verletzung im Kaon-System, Entdeckung der Gluonen, Entdeckung der elektroschwachen Eichbosonen, Solare Neutrinos und SNO, Messung von (g-2) des Myons, Entdeckung des Higgs-Bosons, Bestimmung der Neutrino-Masse

Durchführung von 4 Physikalischen Experimenten an Instituten der Fakultät und Max-Planck-Instituten aus 4 verschiedenen Forschungsgebieten der Fakultät. Die Experimente sind forschungsnah und nutzen eine Instrumentierung, die auch in den Forschungslabors genutzt wird  <more>

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

Mathematischer Vorkurs für Physiker/innen 23.09. - 11.10.2024   Für das Physikstudium werden von Anfang an solide Kenntnisse und Fertigkeiten aus der höheren Schulmathematik benötigt. Es handelt sich um:    <more>

Mathematischer Vorkurs für Physiker/innen 23.09. - 11.10.2024   Für das Physikstudium werden von Anfang an solide Kenntnisse und Fertigkeiten aus der höheren Schulmathematik benötigt. Es handelt sich um:   Zahlen, Folgen, Reihen und Funktionen, Differential- und Integralrechnung. Trigonometrische Funktionen, Exponentialfunktion, Logarithmus. Elementare Vektorrechnung. Komplexe Zahlen. Taylorreihe.   Literatur: K. Hefft, Mathematischer Vorkurs zum Studium der Physik, Springer, Spektrum, (2. Auflage), 2018 Online Fassung: http://www.thphys.uni-heidelberg.de/~hefft/vk1/ ;   Weitere Literatur: S. Grossmann, Math. Einführungskurs für die Physik, Springer Vieweg, 2012; K. Weltner, Mathematik für Physiker 1 und 2, Springer, 2008; L. Papula, Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaflter, Springer Vieweg, 2012; Chr. B. Lang, N. Pucker, Mathematische Methoden in der Physik, Springer Spektrum, 2005;   Der Kurs richtet sich an Studienanfänger/innen mit dem Hauptfach Physik (BSc und Lehramt). Er soll den Übergang von der Schulmathematik zur Anfängervorlesung Physik erleichtern und wird nicht nur denjenigen empfohlen, deren Schulabschluss längere Zeit zurückliegt oder die im letzten Schuljahr wenig Mathematikunterricht hatten.   Der Mathematische Vorkurs ist Bestandteil des Einführungskurses für Studienanfänger/innen, der u.a. einen Basiskurs Schlüsselkompetenzen für ein nachhaltiges Studium enthält. Die Kursdauer beträgt 3 Wochen; täglich 9.15 Uhr bis ca. 18.00 Uhr. Beginn: 25.09.2023, 9.00 c.t. Uhr, INF 308, HS 1,  

Trajektorie, Geschwindigkeit, Beschleunigung • Newton’sche Axiome • Gewöhnliche Differentialgleichungen, insbesondere lineare (†) • Harmonischer Oszillator • Taylorreihe, Beschreibung durch komplexe Zahlen (†) • Systeme von Massenpunkten • Impuls- und  <more>

Trajektorie, Geschwindigkeit, Beschleunigung • Newton’sche Axiome • Gewöhnliche Differentialgleichungen, insbesondere lineare (†) • Harmonischer Oszillator • Taylorreihe, Beschreibung durch komplexe Zahlen (†) • Systeme von Massenpunkten • Impuls- und Drehimpulserhaltung • Differential- und Integralrechnung reeller Funktionen mehrerer Veränderlicher, Vektorfelder, krummlinige Koordinatensysteme (†) • Konservatives Kraftfeld • Stokes’scher Satz (†) • Matrix-Gruppen und -Darstellungen am Beispiel der Drehgruppe, Tensoren (†) • Galilei-Transformationen • Scheinkräfte • Allgemeines Zentralkraftproblem und Keplerproblem • Stellardynamik (*) • Gravitation ausgedehnter Körper • Gauß’scher Satz (†) • Zusammenfassung: Vektoranalysis und Integralsätze im 3-dim. Raum (†) • Zerfalls- und Stoßprozesse, Wirkungsquerschnitt • Gekoppelte Oszillatoren, schwingende Saite und Membran • Makromoleküle (*) • Strings (in Teilchenphysik und Kosmos) (*) • Mechanische Ähnlichkeit und Virialsatz 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 variiere

• Maxwellsche Gleichungen • Elektrostatik und Magnetostatik • Multipolentwicklung, Kugelflächenfunktion (†) • Vollst. Funktionensysteme, Fourieranalyse, Fourierintegral (†) • Maxwellsche Gleichungen in Materie • Spezielle Relativitätstheorie • Kovari  <more>

• Maxwellsche Gleichungen • Elektrostatik und Magnetostatik • Multipolentwicklung, Kugelflächenfunktion (†) • Vollst. Funktionensysteme, Fourieranalyse, Fourierintegral (†) • Maxwellsche Gleichungen in Materie • Spezielle Relativitätstheorie • Kovariante Formulierung, Eichinvarianz • Lagrangedichte-Elektrodynamik • Formulierung der E-Dynamik mit Differentialformen, höhere Form-Felder (*) • Teilchen in Wechselwirkung mit Feldern • Wellen • Wellen in Materie • Felder bewegter Ladungen • Greensfunktionen, Funktionentheorie (†) • Dipolstrahlung • Thomson-Streuung und Synchrotronstrahlung • Geometrische Optik • Polyelektrolyte, DNA (*) Die mit (†) gekennzeichneten Teile markieren die Mathematikinhalte, die einen wichtigen Teil der Vorlesung ausmachen; die mit (*) gekennzeichneten Inhalte repräsentieren moderne Aspekte und können je nach Dozent variieren

Seminarthemen und Termine (Änderungen vorbehalten) 15.10.2024 Vorbesprechung 1 Nichtlineare Dynamik 5.11.2024: Nichtlineare Dynamik: Einführung, einfache Modelle 12.11.2024: Modelle für Galaxien: Das Hénon Heiles Potential. 19.11.2024: Weiches Chaos. Das KAM The  <more>

Seminarthemen und Termine (Änderungen vorbehalten) 15.10.2024 Vorbesprechung 1 Nichtlineare Dynamik 5.11.2024: Nichtlineare Dynamik: Einführung, einfache Modelle 12.11.2024: Modelle für Galaxien: Das Hénon Heiles Potential. 19.11.2024: Weiches Chaos. Das KAM Theorem. 26.11.2024: Hartes Chaos, das anisotrope Keplerproblem. 2 Stochastische Dynamik 3.12.2024: Stochastische Dynamik, Modelle und einfache Systeme 10.12.2024: Stochastische Resonanz 17.12.2024: Feynmans Ratsche, rauschinduzierter Transport 3 Elastizitätstheorie, Hydrodynamik 14.1.2025: Elastizitätstheorie, Hydrodynamik 21.1.2025: Euler-Gleichungen, Navier-Stokes Gleichungen, Potential- und Wirbelströmung 28.1.2025: Schwerewellen im Wasser, Kapillarwellen, Machsches Phänomen 4.2.2025: Abschlussbesprechung

Diese Vorlesung ist der erste Teil der Einführung in die Astronomie und Astrophysik, also in das physikalische Verständnis unsres Universum jenseits unserer Erde. Laut Modulhandbuch werden wir folgende Themenkreise behandeln: — Astronomische Grundlagen : astronomi  <more>

Diese Vorlesung ist der erste Teil der Einführung in die Astronomie und Astrophysik, also in das physikalische Verständnis unsres Universum jenseits unserer Erde. Laut Modulhandbuch werden wir folgende Themenkreise behandeln: — Astronomische Grundlagen : astronomische Beobachtung; elektromagnetische Strahlung; Entfernungsmessung; Sonnensystem — Physik der Sterne: Sternaufbau und stellare Energieerzeugung; Sternatmosphären und Spektren — Phasen der Sternentwicklung: von der sog. Hauptreihe bis zu Supernovae und schwarzen Löchern — Physik des interstellaren Mediums: Gas und Staub; Heizung und Kühlung; Anreicherung mit Metallen

• Einführung in die Chemie anorganischer und organischer Moleküle • Prinzipieller Aufbau und Funktion der Zelle (Membranen, Zellorganellen, Zellkern, Metabolismus, Transkription, Translation) • Thermodynamik in Biosystemen und physikochemische Reaktionen, Enzy  <more>

• Einführung in die Chemie anorganischer und organischer Moleküle • Prinzipieller Aufbau und Funktion der Zelle (Membranen, Zellorganellen, Zellkern, Metabolismus, Transkription, Translation) • Thermodynamik in Biosystemen und physikochemische Reaktionen, Enzymkinetiken, -kaskaden • Physikalische Eigenschaften, elektrostatische und thermodynamische Wechselwirkungen funktioneller Biomoleküle (Proteine, Fette, Kohlenhydrate, DNA, RNA) • Selbstorganisation und Konformationsumwandlungen von Biomolekülen (Proteinfaltung, DNA-Organisation, strukturelle Phasenumwandlungen, Membranorganisation), molekulare Erkennung • mechanische Kräfte und molekulare Motoren in zellulären Systemen • Elektrostatik, Elektrodynamik und Signalübertragung im neuronalen und kortikalen System sowie im Kardialsystem • Grundlagen photophysikalischer Bioprozesse • Biophysikalische Techniken (z.B. Zellsortierung, DNA-Amplifikation etc.) • mikroskopische Methoden der Biophysik

Die Vorlesung MMP 2 richtet sich an Fünft- oder Höhersemestrige im Studiengang Physik. Zusammen mit der Vorlesung MMP1, die im Sommersemester stattfindet, ergänzt sie die Mathematik-Pflichtvorlesungen fuer Physiker durch weiterführende, für die Physik relevante mat  <more>

Die Vorlesung MMP 2 richtet sich an Fünft- oder Höhersemestrige im Studiengang Physik. Zusammen mit der Vorlesung MMP1, die im Sommersemester stattfindet, ergänzt sie die Mathematik-Pflichtvorlesungen fuer Physiker durch weiterführende, für die Physik relevante mathematische Inhalte. In diesem Semester geht es um Mathematik, die zur Quantenfeldtheorie und statistischen Mechanik gehört; es sind folgende Themen vorgesehen:

• Elemente der Distributionstheorie
• Banachraumwertige analytische Funktionen
• Spektraltheorie
• Kompakte Operatoren und Spurideale
• Fredholmdeterminanten
• Brown'sche Bewegung und Feynman-Kac-Formel
• Gauss'sche Maße und Quantenfeldtheorie

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 angetrete  <more>

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.

Introduction, final decision to participate in this seminar, and assignment of topics will be done during the first seminar session. Typical topics are: - Probing Magnons by Electron Spin Resonance Studies - 1D Quantum Spin Systems - Quantum Spin Liquids in Magnetical  <more>

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

• Review of basic quantum mechanics • Dirac equation and relativistic corrections • Quantization of the electromagnetic field and consequences • Many-electron atoms • Molecular structure • Interaction with electromagnetic fields • Time-dependent processes  <more>

• Review of basic quantum mechanics • Dirac equation and relativistic corrections • Quantization of the electromagnetic field and consequences • Many-electron atoms • Molecular structure • Interaction with electromagnetic fields • Time-dependent processes • Scattering and collisions • Quantum statistics and quantum gases • AMO Physics in Heidelberg (with laboratory visits)

In this seminar, we will cover YOUR topic of interest in physics. If you still want to find and/or develop your passion for a specific science area, I can provide some stimulus in terms of topics to choose from. However, I highly appreciate if you already know your top  <more>

In this seminar, we will cover YOUR topic of interest in physics. If you still want to find and/or develop your passion for a specific science area, I can provide some stimulus in terms of topics to choose from. However, I highly appreciate if you already know your topic of choice and introduce it to your fellow students and myself, and we can all discuss it together. This seminar, in general, aims at current and foundational experimental and theoretical advances of physics. The idea is to prepare presentations and to discuss topics of interest in physics, such as landmark historical or recent experiments but also experimental or numerical methods (e.g. computational physics), depending on interest and initiative of you as participants. Each seminar talk, given by a student, should introduce into the fundamentals of the chosen topic in a manner understandable to any general physics student of your own academic age, and present one or two noteworthy recent results or achievements in this field. A key goal is to explore and develop your own scientific curiosity and passion for physics questions of interest to you, concepts, necessary methodology and past, current and potential future research. It thus requires from you as participants the openness towards these goals, readiness for lively discussions, creative new ways of sharing knowledge, as well as independence in searching for, organizing, presenting novel information with your fellow student participants of this seminar series and engaging them in (constructive as well as critical) discussions. Looking forward to learning together with you. Our first meeting will be on 14(!) October 2024, 17:00 (note the unusual time for our first meeting, the seminar will afterwards run Mondays from 16:15-17:45) in SeminarRoom 1.404 at KIP (INF227) where we will assign the dates for your presentations. We will then meet at this time in the same place for the following seminar meetings as well. Webpage Seminar: https://uebungen.physik.uni-heidelberg.de/vorlesung/20242/1928 Webpage Pfeifer Division: https://www.mpi-hd.mpg.de/pfeifer/

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 werd  <more>

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.

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 u  <more>

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

• Foundations of statistics, information, entropy • Statistical description of physical systems • Ensembles, density of states • Irreversibility • State variables, ideal and real gases, thermodynamic potentials, the fundamental laws of thermodynamics, • Mate  <more>

• Foundations of statistics, information, entropy • Statistical description of physical systems • Ensembles, density of states • Irreversibility • State variables, ideal and real gases, thermodynamic potentials, the fundamental laws of thermodynamics, • Material constants, equilibrium of phases and chemical equilibrium, law of mass action, ideal solutions • Fermi- and Bose-statistics, ideal quantum gases • Phase transitions, critical phenomena (Ising model) • Transport theory (linear response, transport equations, master equation, Boltzmann equation, diffusion) • The theory of the solid state as an example for a non-relativistic field theory • Applications, for example specific heat of solids, thermodynamics of the early universe etc.

• Quantizing scalar fields • Interacting fields, S-matrix • Feynman rules, cross sections • Quantizing spin 1/2 fields • Dirac equation • Quantizing spin 1 fields • Maxwell equations • Coupling to Dirac fermions • Quantum Electrodynamics • QED proces  <more>

• Quantizing scalar fields • Interacting fields, S-matrix • Feynman rules, cross sections • Quantizing spin 1/2 fields • Dirac equation • Quantizing spin 1 fields • Maxwell equations • Coupling to Dirac fermions • Quantum Electrodynamics • QED processes at tree level • Radiative corrections • Classical non-abelian gauge theory

The lecture is equivalent to the bachelor module parts WPAstro.1+2 during the winter and summer terms but requires a slightly higher level of basic physical knowledge. Nevertheless also motivated 3rd semester BSc students are welcome to participate. This lecture is  <more>

The lecture is equivalent to the bachelor module parts WPAstro.1+2 during the winter and summer terms but requires a slightly higher level of basic physical knowledge. Nevertheless also motivated 3rd semester BSc students are welcome to participate. This lecture is organised as a block course with 2 parts from Sep. 23rd - Oct. 11th, 2024. Certificates are only given for active participation in the exercises (meaning also being present at all exercises) and passing the written examination. Homework should/can be done in groups of 2(3) Bachelor students You can choose: WPAstro.1,2: - 8CP with marks (lab course needed for complete module) - The written examination will be graded - Marks count for the full 10CP including the lab course MVAstro0: - 8CP, no marks as a master module in the ‘Wahlbereich’ - Master students (MVAstro0) - 8CP, no marks - only passed - Can be used as part of MVMod (specialisation in Astrophysics) - Can be used as an option: just 8CP PhD (including IMPRS) Active participation in exercises is strongly recommended, and a successful written exam for certificate More info on the rules for studying astronomy in Heidelberg: https://www.zah.uni-heidelberg.de/fileadmin/user_upload/downloads/Miscellaneous/Studyplan_Astro_English.pdf Lecturers: Prof. Dr. Stefan Jordan, Dr. Markus Pössel Lecture Introduction to Astronomy (V, block) Time: daily 9:30 - 13:00, 23.09. - 11.10.2024 (1 free day on October 3) Location: gHS (großer Hörsaal at Phil.12, 2nd floor) Exercises to Introduction to Astronomy Time: daily 14:30 - 16:00 (group 1), 16:00-17:30 (group 2) Location: Neuer Hörsaal (at Phil.12) Exercises are planned for: Monday, Sep 23, Wednesday, Sep 27, Friday, Sep 29, Wednesday, October 4 (for part I) Friday, Oct 6, Monday, Oct 9, Wednesday, Oct 11, Friday, Oct 13 (for part II) Content 23.9. Introduction/Fundamentals of Astronomy: Jordan 24.9. Fundamentals 2: Jordan 25.9. Sun and Planetary System 1: Jordan 26.9. Sun an Planetary System 2: Jordan 27.9. Telescopes and Instruments: Jordan 30.9. Radiation and stars: Jordan 1.10. Stellar evolution: Jordan 2.10. Introduction; Expanding Universes 1: Pössel 4.10. Expanding Universes 2; Big Bang Phase: Pössel 7.10. Structure Formation; Basic Galaxy Properties: Pössel 8.10. Galaxy Spectra; Stellar Motion in Galaxies 1: Pössel 9.10. Stellar Motions in Galaxies 2; Star Formation in Galaxies; The Milky Way: Pössel 10.10. Central Black Holes; Active Galaxies; Gravitational Lensing: Pössel 11.10. Galaxy Groups and Clusters; Milky Way Archaeology; Galaxy Evolution: Pössel TBD: Written exam

Die Vorlesung gibt einen Einblick in das aktuelle und spannende Gebiet der Präzisionsexperimente an gespeicherten und gekühlten Teilchen. Dabei werden deren Grundlagen im Detail diskutiert. Grundzustandseigenschaften von Kernen wie z.B. Spin, Ladungsradius, Masse und  <more>

Die Vorlesung gibt einen Einblick in das aktuelle und spannende Gebiet der Präzisionsexperimente an gespeicherten und gekühlten Teilchen. Dabei werden deren Grundlagen im Detail diskutiert. Grundzustandseigenschaften von Kernen wie z.B. Spin, Ladungsradius, Masse und Lebensdauer sind wichtige Größen in der Atom- und Kernphysik. Gespeicherte Teilchen bieten einen idealen atomphysikalischen Zugang zur präzisen Bestimmung dieser Größen. Kühl- und Speichertechniken spielen daher eine immer bedeutendere Rolle. Geplanter Inhalt: I Grundlagen 1. Ionen- und Atomstrahlerzeugung 2. Nachweisdetektoren 3. Kühlung von geladenen Teilchen 4. Grundlagen der Laserspektroskopie: Atomphysikalische Grundlagen 5. Speicherung von geladenen Teilchen in Paul- und Penningfallen 6. Speicherung von geladenen Teilchen in Speicherringen 7. Speicherung mittels Flugzeitspektrometern II Präzisionsexperimente 8. Präzisionsmassenspektrometrie 9. Experimente mit Antimaterie / Standardmodell der Teilchenphysik 10. g-Faktor Experimente 11. Molekül- und Clusterexperimente in Speicherringen 12. Präzisionslaserspektroskopie / HCI clocks III Zukunftsanlagen 13. Zukunftsexperimente

Medical imaging (MRI, CT, nuclear medicine), radiation therapy and biology, optical imaging / microscopy. There are still free places. For registration, please see the website: ht  <more>

Medical imaging (MRI, CT, nuclear medicine), radiation therapy and biology, optical imaging / microscopy. There are still free places. For registration, please see the website: https://medphysrad-teaching.dkfz.de/seminar.html

Vorträge zu zahlreichen klassischen Themen der Isotopenmethoden in der Umweltphysik, einschließlich des Wasserkreislaufs, des Kohlenstoffkreislaufs und auch der Forensik. Die Themenbereiche umfassen den Transport und die Fraktionierung von Wasser- und Kohlenstoffisoto  <more>

Vorträge zu zahlreichen klassischen Themen der Isotopenmethoden in der Umweltphysik, einschließlich des Wasserkreislaufs, des Kohlenstoffkreislaufs und auch der Forensik. Die Themenbereiche umfassen den Transport und die Fraktionierung von Wasser- und Kohlenstoffisotopen in der Atmosphäre, im Ozean und in der Biosphäre, und wir schließen die Verwendung von Radiokohlenstoff als Umwelt-Tracer ein. Termin/Vortragsthema/Betreuer:in 19.10.2024 Einführung, Vorbesprechung 25.10.2024 Einlesen 01.11.2024 Einlesen /Feiertag 08.11.2024 (1) Isotopentrenneffekte NF 15.11.2024 (2) Messmethoden Massenspektrometrie NF 22.11.2024 (3) Messmethoden CRDS MS 29.11.2024 entfällt 06.12.2024 (4) Der globale Wasserkreislauf MS 13.12.2024 (5)Kohlenstoffkreislauf Atmosphäre(Stabile Isotope 13C, 18O) MS 20.12.2024 (6)Der globale Methan Kreislauf MS 10.01.2025 (7) Radiokohlenstoff (14C) in der Atmosphäre MS 17.01.2025 (8) Radiokohlenstoff im Ozean NF 24.01.2025 (9) Klimarekonstruktion anhand von Eisbohrkernen NF 31.01.2025 (10) Seltene Isotopologe in Klimaarchiven NF 07.02.2024 (11) Isotope in der Forensik MS

Overarching theme of the seminar in WS24/25: Exploring the Processes of the Earth System: Recent Advances in Environmental Physics Details: • during the seminar, 13 talks on specific research areas of environmental physics are given and actively discussed by all cou  <more>

Overarching theme of the seminar in WS24/25: Exploring the Processes of the Earth System: Recent Advances in Environmental Physics Details: • during the seminar, 13 talks on specific research areas of environmental physics are given and actively discussed by all course participants. • Each participant will prepare and present an advanced topic in environmental physics • Beside the oral presentation of the research topic also is write-up of the presented talk is required.

Various remote sensing methods in different spectral ranges for the measurement of atmospheric properties are presented. The individual chapters start with the underlying physical interactions. Then the technical realisations and instruments are discussed. Finally exam  <more>

Various remote sensing methods in different spectral ranges for the measurement of atmospheric properties are presented. The individual chapters start with the underlying physical interactions. Then the technical realisations and instruments are discussed. Finally examples of atmospheric measurements presented and their relevance for scientific questions (e.g. air pollution, climate change) are discussed. If non-German speaking participants attend the lecture, it will be given in English. Otherwise in German.

- The Sun and its variability (orbital and solar physics) - Ocean and atmosphere and their recent changes - Cyrosphere and water cycle - Isotope tools - Radiative transfer and climate - Climate stability and run-away climatevariability - The carbon cycle - C  <more>

- The Sun and its variability (orbital and solar physics) - Ocean and atmosphere and their recent changes - Cyrosphere and water cycle - Isotope tools - Radiative transfer and climate - Climate stability and run-away climatevariability - The carbon cycle - Climate sensitivity, heat capacity, response times - Prediction of climate change

- Stratification and circulation of lakes, Navier Stokes – eq. – solutes, solubility, electrical conductivity – density, stability and mixing, deep water renewal – surface waves, seiche, interfacial waves – internal waves - properties of internal waves - Perma  <more>

- Stratification and circulation of lakes, Navier Stokes – eq. – solutes, solubility, electrical conductivity – density, stability and mixing, deep water renewal – surface waves, seiche, interfacial waves – internal waves - properties of internal waves - Permanent stratification, meromixis, climate sensitivity - Turbulence I: Introduction to turbulence - Turbulence II: Spectral characteristics and measurements - Turbulence III: Momentum and mass transport in turbulent boundary layers - Turbulence IV: Living in turbulence: biological – physical interactions - tracers in aquatic environments

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

Astronomical and cosmological observations require the existence of dark matter in our universe. Today, Dark Matter is generally thought to have particle nature, where the dark matter particles have relatively long lifetimes, interact gravitationally and, possibly, also via the weak interaction. In the Standard Model of particle physics, only neutrinos have the correct properties, but, due to their small mass, neutrinos can only account for a small fraction of the observed Dark Matter in our universe. In extended versions of the standard model sterile neutrinos, in particular keV-sterile neutrinos can contribute as warm dark matter candidates. Light supersymmetric particles are an example for weakly interacting massive particles (WIMPs) which are candidates for cold darm matter. Other viable dark matter candidates are axions, which have been introduced to solve the strong CP-problem of QCD, or axion-like particles. The seminar will address the astrophysical and cosmological evidences which led to the postulation of dark matter. It will discuss the most prominent dark matter candidates and the different direct and indirect methods to search for their existence. Particular emphasis is put on the determination of neutrino masses, the search for sterile neutrinos, WIMPS and axions. Possible seminar topics: DM in the Universe: Rotational curves, Structure formation and CMB, Gravitational lensing DM candidates Indirect searches for DM High and low mass WIMP searches DM seaches at the LHC Direct neutrinos mass measurements Neutrinoless double beta decay Coherent neutrino scattering Sterile neutrino searches Axion searches Remark on the grading: For the grading the scientific quality, the didactic presentation and the writeup will be evaluated

Time: Wed 14:15-16:00, Place: Phil.Weg 12 / gHS Contents: We will give an introduction to classical non-equilibrium physics, both on the macroscopic (thermodynamic) and the microscopic (kinetic) level. We will start by generalizing equilibrium thermodynamics to spati  <more>

Time: Wed 14:15-16:00, Place: Phil.Weg 12 / gHS Contents: We will give an introduction to classical non-equilibrium physics, both on the macroscopic (thermodynamic) and the microscopic (kinetic) level. We will start by generalizing equilibrium thermodynamics to spatial degrees of freedom. By allowing for small currents (of heat or particles, for instance), the theory of linearly irreversible thermodynamics will be developed. A major insight will be the occurrence of cross-coupling effects, like the Peltier and Soret effect, obeying important symmetries (Onsager relations, Nobel Prize in Chemistry 1968). The occurrence of instabilities (I. Prigogine, Nobel Prize in Chemistry 1977) will also be discussed. We will then switch to the microscopic scale and motivate the famous Boltzmann equation, the foundation of transport theory. We will solve it by several approximation methods and use it to derive macroscopic balance equations, yielding a microscopic foundation of the processes described in the first part of the lecture. Finally, we make a close connection to equilibrium statistical physics, by discussing linear response theory and deriving the fluctuation-dissipation theorem. The main insight will be that the response of a system to a small perturbation, i.e. the outcome of a non-equilibrium situation, can be calculated within equilibrium theory. If time permits, at the end we will discuss few current research topics, like the use of Boltzmann-type equations in the modeling of 'active' systems (collective motion of animals, dynamics of cellular extracts) and the occurrence of nonequilibrium phase transitions in boundary-driven transport (asymmetric exclusion processes).

We review the Peccei-Quinn mechanism to generate out of a massless U(1)_A Goldstone boson a massive one. The Veneziano-Witten formula is reviewed. Then we compute the axion mass for the deconfining phase of an SU(2) Yang-Mills theory. For the confining phase phenomenolo  <more>

We review the Peccei-Quinn mechanism to generate out of a massless U(1)_A Goldstone boson a massive one. The Veneziano-Witten formula is reviewed. Then we compute the axion mass for the deconfining phase of an SU(2) Yang-Mills theory. For the confining phase phenomenological extractions are used within the fuzzy dark matter paradigm. We then address the question how ultralight axions may determine the dark sector of the cosmological model and how one can extract specific cosmological parameters.

After a (condensed) review of the Standard Model of Particle Physics and of features of nature that we do not yet understand, I will present ways to extend the SM at high energies and (theoretical and experimental) guidance we have on our road to find out how nature cou  <more>

After a (condensed) review of the Standard Model of Particle Physics and of features of nature that we do not yet understand, I will present ways to extend the SM at high energies and (theoretical and experimental) guidance we have on our road to find out how nature could look like at shortest distances. Topics covered in the lecture include Electroweak Symmetry Breaking and its Dynamics, Models of a Composite Higgs, Supersymmetry, Extra Dimensions, and further approaches to understand the puzzling hierarchies we observe in nature. Moreover, I will discuss Effective Field Theory, Flavor Physics & Neutrino Masses, Dark Matter, Baryogenesis and other aspects of Cosmology, as well as the Strong CP Problem and Axions.

- Basic concepts of numerical simulations, continuous and discrete simulations - Discretization or ordinary differential equations, integration schemes of different order - N-Body problems, molecular dynamics, collisionless systems - Discretization of partial differenti  <more>

- Basic concepts of numerical simulations, continuous and discrete simulations - Discretization or ordinary differential equations, integration schemes of different order - N-Body problems, molecular dynamics, collisionless systems - Discretization of partial differential equations - Finite element and finite volume methods - Lattice methods - Adaptive mesh refinement and multi-grid methods - Matrix solvers and FFT methods - Monte Carlo methods, Markov Chains, applications in statistical physics

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; Zavadski, Denis: denis.zavadski@iwr.uni-heidelbe  <more>

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; Zavadski, Denis: denis.zavadski@iwr.uni-heidelberg.de Registration: Moodle: https://moodle.uni-heidelberg.de/course/view.php?id=24146 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

CONTENT: Diurnal and annual motions, precession and nutation, sidereal and solar time clocks, Earth-sky trajectory of a planet from its orbital elements https://wwwstaff.ari.uni-heidelberg.de/mitarbeiter/gparm/celmech.html COURSE SLIDES: via Moodle. The `Enrolment  <more>

CONTENT: Diurnal and annual motions, precession and nutation, sidereal and solar time clocks, Earth-sky trajectory of a planet from its orbital elements https://wwwstaff.ari.uni-heidelberg.de/mitarbeiter/gparm/celmech.html COURSE SLIDES: via Moodle. The `Enrolment key' (`Einschreibeschluessel') will be provided during the first lecture. It will NOT be provided by email. REMARK: Lecture room to be ventilated regularly. Please dress up accordingly. ----------------------------

As most of the radiation we receive from galaxies is star light, we can use it to measure and study their properties. These lectures aim at showing how much we can learn about galaxy evolution from the study of their stellar populations (young to old stellar clusters, f  <more>

As most of the radiation we receive from galaxies is star light, we can use it to measure and study their properties. These lectures aim at showing how much we can learn about galaxy evolution from the study of their stellar populations (young to old stellar clusters, field stars, resolved and integrated stellar populations). We will review the methods commonly used in this respect, all resting on our understanding of stellar evolution, and discuss the results obtained when we apply them to observational data, such as multi-wavelength photometry and spectroscopy.

This is a five day block course with lectures in the morning and practical hands-on exercises in the afternoon. We will learn the basic technique to use GPU (graphical processing units, graphics cards) for numerical accelerated computing at the example of CUDA - an exte  <more>

This is a five day block course with lectures in the morning and practical hands-on exercises in the afternoon. We will learn the basic technique to use GPU (graphical processing units, graphics cards) for numerical accelerated computing at the example of CUDA - an extension of the C programming language, which is used for the NVIDIA GPU accelerated supercomputer to be used in our course. More general approaches for other systems will be discussed. Concepts of parallel programming are introduced. GPU accelerated parallel computing is a technique, which is now widely used in computational physics and astrophysics. Many supercomputers of EuroHPC Petascale systems use GPU. Topics: Parallel Computing, GPU Hardware, Elements of CUDA Language, Data Transfer, Vector and Matrix Operations, Simple Application for N-Body Problem.

- Lessons learned from gravitational wave sources. - Compact object formation from stars and binary stars. - Dynamics of compact objects in dense star clusters. - Merger rate density evolution of binary compact objects across cosmic time. - Observations and models of do  <more>

- Lessons learned from gravitational wave sources. - Compact object formation from stars and binary stars. - Dynamics of compact objects in dense star clusters. - Merger rate density evolution of binary compact objects across cosmic time. - Observations and models of dormant compact objects. - Numerical models of compact-object populations.

- Observable signatures of black holes and binaries thereof, calculations of predictions in GR - Post-Newtonian approximation - 3+1, Numerical Relativity - Black Hole images with Very-Long baseline Interferometry (EHT): theory and data analysis - Accreting black holes,  <more>

- Observable signatures of black holes and binaries thereof, calculations of predictions in GR - Post-Newtonian approximation - 3+1, Numerical Relativity - Black Hole images with Very-Long baseline Interferometry (EHT): theory and data analysis - Accreting black holes, GRMHD - Bayesian Methods - Simulated data generation and utilization: eht-imaging, PyCBC, Bilby, Themis

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

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

Strahlung und Strahlungstransport: • Anwendungen Planck´sches Strahlungsgesetz, reale Spektren von Sonne und langwelliger terrestrischer Ausstrahlung, Kirchhoff, Stefan-Boltzmann • Strahlungstransport: Absorption (Lambert-Beer), Emission und Streuung (Rayleigh, Mie  <more>

Strahlung und Strahlungstransport: • Anwendungen Planck´sches Strahlungsgesetz, reale Spektren von Sonne und langwelliger terrestrischer Ausstrahlung, Kirchhoff, Stefan-Boltzmann • Strahlungstransport: Absorption (Lambert-Beer), Emission und Streuung (Rayleigh, Mie), Schwarzschild-Gleichung • Energiehaushalt der Erde und Treibhauseffekt; Strahlungsantrieb, Klimasensitivität und Feedbacks Fluiddynamik: • Einführung in die geophysikalische Fluiddynamik, Euler/Lagrange • Navier-Stokes Gleichung im rotierenden System (Coriolis) • Dimensionsanalyse (für synoptische atmosphärische und ozeanische Strömungen, Seen, Grundwasser) - einfache Lösungen der Navier-Stokes Gleichung • Phänomenologie der Turbulenz Transportprozesse: • Brown´sche Bewegung, molekulare und turbulente Diffusion (eddy correlation); Advektions-Diffusionsgleichung • Grenzschichten, Austausch Ozean-Atmosphäre Klimasystem: • Die Kompartimente des Klimasystems (Atmosphäre, Ozean, Kryosphäre, hydrologischer Kreislauf) • Kohlenstoffkreislauf, Emissionen, Szenarien, Treibhausgasbudgets • Grundlagen der Klimamodellierung, Modelltypen, Klimapro-jektionen • Klimaschutz und Klimaanpassung, Nachhaltige Entwicklung

Mechanik (50 %) • Mechanik des Massenpunktes • Mechanik des starren Körpers • Mechanik deformierbarer Körper Thermodynamik (40 %) • Phänomenologie der Wärmelehre • Zustandsänderungen • Kinetische Gastheorie • Reale Gase und Phasenübergänge Transport  <more>

Mechanik (50 %) • Mechanik des Massenpunktes • Mechanik des starren Körpers • Mechanik deformierbarer Körper Thermodynamik (40 %) • Phänomenologie der Wärmelehre • Zustandsänderungen • Kinetische Gastheorie • Reale Gase und Phasenübergänge Transportprozesse (10 %) • Ströme, Kontinuitätsgleichung, Diffusion, Wärmeleitung

Trajektorie, Geschwindigkeit, Beschleunigung • Newton’sche Axiome • Gewöhnliche Differentialgleichungen, insbesondere lineare (†) • Harmonischer Oszillator • Taylorreihe, Beschreibung durch komplexe Zahlen (†) • Systeme von Massenpunkten • Impuls- und  <more>

Trajektorie, Geschwindigkeit, Beschleunigung • Newton’sche Axiome • Gewöhnliche Differentialgleichungen, insbesondere lineare (†) • Harmonischer Oszillator • Taylorreihe, Beschreibung durch komplexe Zahlen (†) • Systeme von Massenpunkten • Impuls- und Drehimpulserhaltung • Differential- und Integralrechnung reeller Funktionen mehrerer Veränderlicher, Vektorfelder, krummlinige Koordinatensysteme (†) • Konservatives Kraftfeld • Stokes’scher Satz (†) • Matrix-Gruppen und -Darstellungen am Beispiel der Drehgruppe, Tensoren (†) • Galilei-Transformationen • Scheinkräfte • Allgemeines Zentralkraftproblem und Keplerproblem • Stellardynamik (*) • Gravitation ausgedehnter Körper • Gauß’scher Satz (†) • Zusammenfassung: Vektoranalysis und Integralsätze im 3-dim. Raum (†) • Zerfalls- und Stoßprozesse, Wirkungsquerschnitt • Gekoppelte Oszillatoren, schwingende Saite und Membran • Makromoleküle (*) • Strings (in Teilchenphysik und Kosmos) (*) • Mechanische Ähnlichkeit und Virialsatz 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 variiere

• Maxwellsche Gleichungen • Elektrostatik und Magnetostatik • Multipolentwicklung, Kugelflächenfunktion (†) • Vollst. Funktionensysteme, Fourieranalyse, Fourierintegral (†) • Maxwellsche Gleichungen in Materie • Spezielle Relativitätstheorie • Kovari  <more>

• Maxwellsche Gleichungen • Elektrostatik und Magnetostatik • Multipolentwicklung, Kugelflächenfunktion (†) • Vollst. Funktionensysteme, Fourieranalyse, Fourierintegral (†) • Maxwellsche Gleichungen in Materie • Spezielle Relativitätstheorie • Kovariante Formulierung, Eichinvarianz • Lagrangedichte-Elektrodynamik • Formulierung der E-Dynamik mit Differentialformen, höhere Form-Felder (*) • Teilchen in Wechselwirkung mit Feldern • Wellen • Wellen in Materie • Felder bewegter Ladungen • Greensfunktionen, Funktionentheorie (†) • Dipolstrahlung • Thomson-Streuung und Synchrotronstrahlung • Geometrische Optik • Polyelektrolyte, DNA (*) Die mit (†) gekennzeichneten Teile markieren die Mathematikinhalte, die einen wichtigen Teil der Vorlesung ausmachen; die mit (*) gekennzeichneten Inhalte repräsentieren moderne Aspekte und können je nach Dozent variieren

- Präsentation von Unterrichtsthemen durch einen Seminarteilnehmer - Diskussion der Präsentation durch die Teilnehmer - Praktikum in kleinen Gruppen zu Versuchsaufbauten und zur Nutzung von Computern im Unterricht. Themengebiete: Elektrische und magnetische Felder  <more>

- Präsentation von Unterrichtsthemen durch einen Seminarteilnehmer - Diskussion der Präsentation durch die Teilnehmer - Praktikum in kleinen Gruppen zu Versuchsaufbauten und zur Nutzung von Computern im Unterricht. Themengebiete: Elektrische und magnetische Felder, Schwingungen und Wellen, Quanten- und Atomphysik Lehr- und Lernformen in Seminar und Praktikum: Aufbau und Demonstration von Versuchen (mit praktischen Übungen) und Einsatz von Computern im Unterricht

In dieser Vorlesung für Neugierige, sprich: für Hörer*innen aller Fachbereiche (bis 2023 hieß die Reihe noch „...für Nichtphysiker*innen“) beschäftigen wir uns mit dem aktuellen Stand der relativistischen Astrophysik, speziell mit Schwarzen Löchern und den se  <more>

In dieser Vorlesung für Neugierige, sprich: für Hörer*innen aller Fachbereiche (bis 2023 hieß die Reihe noch „...für Nichtphysiker*innen“) beschäftigen wir uns mit dem aktuellen Stand der relativistischen Astrophysik, speziell mit Schwarzen Löchern und den seit Ende 2015 nachgewiesenen Gravitationswellen. Zunächst erarbeiten wir uns dabei die Grundlagen, im zweiten Teil der Vorlesung geht es dann um eine Reihe von Erkenntnissen mit Bezug zur modernen Forschung, die wir zu Schwarzen Löchern und Gravitationswellen haben.

Ausgewählte Themen aus der Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik und Strahlenphysik werden in 6 Versuchen (Federpendel, Wheatstone´sche Brücke, RC-Glied, optische Abbildungen, Spektralfotometrie, Röntgenabsorption) inhaltlich vertieft. Dabei wird der Umgang mit physi  <more>

Ausgewählte Themen aus der Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik und Strahlenphysik werden in 6 Versuchen (Federpendel, Wheatstone´sche Brücke, RC-Glied, optische Abbildungen, Spektralfotometrie, Röntgenabsorption) inhaltlich vertieft. Dabei wird der Umgang mit physikalischen Messgeräten, die Durchführung und Protokollierung von Experimenten sowie die Auswertung und graphische Darstellung von Messungen mit Fehlerbetrachtung erlernt und geübt.