Sommersemester 2025

Meet&Mingle@ISOQUANT meetings are a networking and mentoring platform for FLINTA* students in physics addressing 3 main objectives: (1) getting to know the working groups within the Collaborative Research Centre 1225 IsoQuant & the faculty of Physics (2) find po  <mehr>

Meet&Mingle@ISOQUANT meetings are a networking and mentoring platform for FLINTA* students in physics addressing 3 main objectives: (1) getting to know the working groups within the Collaborative Research Centre 1225 IsoQuant & the faculty of Physics (2) find possible topics and supervisors for bachelor, master or PhD thesis (3) discuss & exchange about general topics related to university / career & family planning / work-life balance/ etc. Everyone is welcome! Dates & Times immer mittwochs 17.04. Physikalisches Institut, INF 226, Seminarbox 1. OG, 17:00-18:30 24.04. Physikalisches Institut, INF 226, Seminarbox 1. OG, 17:00-18:30 15.05. Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30 12.06. Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30 03.07. Physikalisches Institut, INF 226, Goldene Box, 17:00 - 18:30

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

Motivation Entscheidende Experimente legten die Grundlagen der Quantenphysik und geben weiterhin Impulse für ihre Weiterentwicklung. Intensive Forschung auf dem Gebiet der Quantenstruktur und -dynamik ermöglicht es immer noch, die Grenzen der bekannten Physik durch überschaubare Experimente zu erweitern. Die in der modernen Atomphysik realisierbare Präparation exquisit isolierter Quantensysteme sowie die unübertroffene Genauigkeit ihrer Messmethoden erlauben auch die Suche nach Physik jenseits der Standardmodelle; daraus entstandene Quantensensoren sind zu unverzichtbaren Werkzeugen der Physik und der allgemeinen Wissenschaft geworden. Das Seminar soll einen Überblick über Präzisionsexperimente mit atomaren Systemen und ihre aktuellen Anwendungen auf fundamentale Fragen der Physik geben. Themenvorschläge an die Betreuer sind willkommen. Beispiele für mögliche Themen sind: Wasserstoffatom: Bohrmodel, Lamb-Verschiebung, Protonenradius Atomstrahlen, Atomfallen, Laserkühlung Atomuhren, Frequenzmetrologie und Suche nach neuer Physik Elektronen, Protonen und Antimaterie in Ionen- und Atomfallen Tests der Quantenelektrodynamik mit Penningfalle Kernmassenbestimmungen für die Bestimmung der Neutrinomasse Beschleuniger und Speicherringe in der Atom- und Molekülphysik Studien der Paritätsverletzung in Kernzerfällen und in atomaren Systemen Ionenfallen: Quantisierung der Bewegung, Verschränkung, quantum computing Quantentests zu Naturkonstanten, Lorentzinvarianz, Dunkler Materie und neuen Teilchen Bose-Einstein-Kondensation und Quantenstatistik Materiewellen: vom ersten Nachweis zur modernen Atominterferometrie Rydberg-Atome als Testsystem für fundamentale Physik Ultrakurzpulslaser und Quantendynamik: von der Nano- zur Femtosekunden-Zeitskala Erzeugung von hohen Harmonischen und Attosekundenpulsen Zeitaufgelöste Messung der Elektronendynamik in Atomen und Molekülen Physik von Freie-Elektronen-Lasern Röntgenspektroskopie von astrophysikalischen Plasmen mit hochgeladenen Ionen Kernmagnetische Resonanz und Magnetometrie mit Atomen Der Hanbury-Brown-Twiss-Effekt Der Aharonov-Bohm Effekt: Experimente ohne Störung des Quantenzustands Erster Seminartermin: 17.04.2025 Zeit: wöchentlich, Do. 16:00 bis 18:00; Ort: INF 227 / SR 02.402 Co-Dozenten: Klaus Blaum, José R. Crespo López-Urrutia Anmerkungen - Die Seminarvorträge (Deutsch oder Englisch) werden in der Regel 35 Minuten plus Diskussion dauern. - Eine regelmäßige Teilnahme (>80%) und die Abhaltung eines Vortrags sind Voraussetzung für das erfolgreiche Bestehen des Kurses (PSEM, 2LP). - Ein zusätzlicher LP (UKS2) wird für die Vorbereitung einer schriftlichen Ausarbeitung des Vortrags mit Folien und inhaltlichen Angaben vergeben werden. - Die Benotung der Lehrveranstaltung wird sowohl die Vortragsvorbereitung und -durchführung als auch die aktive Teilnahme an den Diskussionen berücksichtigen. - Vier Wochen vor dem jeweiligen Termin wird von den Betreuern (crespojr@mpi-hd.mpg.de, klaus.blaum@mpi-hd.mpg.de) die für die Vorbereitung des Vortrags notwendige Literatur geschickt. Eine erste gemeinsame Durchsicht des Vortrags mit dem Betreuer soll während der Vorbereitungsphase etwa zwei Wochen vor dem Vortrag stattfinden. - Nach Bedarf werden ein bis zwei Vorträge pro Seminartermin angesetzt werden.

In this seminar, we will cover basics concepts and themes of quantum mechanics through the discussion of historical as well as modern experiments. The topics will be inspired by a selection of problems discussed in the book "The Quantum Mechanics Solver" by Jean-Louis B  <mehr>

In this seminar, we will cover basics concepts and themes of quantum mechanics through the discussion of historical as well as modern experiments. The topics will be inspired by a selection of problems discussed in the book "The Quantum Mechanics Solver" by Jean-Louis Badevant and Jean Dalibard. Besides the book mentioned above, research literature will be suggested for a different and/or deeper look at the topics. For each topic, one student will be responsible for studying and understanding it, and then presenting it to the seminar participants in a 20-minute talk. Prior to the presentation, two or three individual meetings will be scheduled with the lecturer to discuss the topics, the material to be presented and the structure of the presentation. After the presentation there will be a 20-minute discussion and exchange on the topics in which all students will participate. After the presentation, each student must submit a short summary of their topic based on the slides they presented.

Elektrodynamik (45 %) • Elektrostatik • Elektrische Ströme • Magnetostatik • Zeitlich veränderliche Felder (Maxwell Gleichungen) Wellen (15 %) • Grundbegriffe, Wellengleichung • Akustik • Elektromagnetische Wellen Optik (20 %) • Wellenoptik, Fouriertra  <mehr>

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

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  <mehr>

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

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  <mehr>

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.

Teilmodul 1: Analytische Mechanik • Zwangsbedingungen • Lagrange’sche Gleichungen 1. und 2. Art, Wirkungsprinzip • Variationsrechnung (†) • Symmetrien und Erhaltungssätze • Noether-Theorem (†) • Starrer Körper, Trägheitstensor, Kreisel • Different  <mehr>

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.

• Widersprüche zwischen Experiment und klassischer Physik • Postulate der Quantenmechanik • Hilbertraum, Zustände, Operatoren • Unschärferelation • Schrödingergleichung • Harmonischer Oszillator • Bewegung im Zentralpotenzial, Drehimpuls, Spin • Wass  <mehr>

• 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

Vergabe der Themen erfolgt kurzfristig nach der Anmeldung. Bitte kontaktieren Sie mich so früh wie möglich. Änderungen bei den Themen sind möglich, wenn Sie eigene Vorschläge haben, die in den Rahmen passen, melden Sie sich bitte. Jeder Vortrag sollte von zwei Vor  <mehr>

Vergabe der Themen erfolgt kurzfristig nach der Anmeldung. Bitte kontaktieren Sie mich so früh wie möglich. Änderungen bei den Themen sind möglich, wenn Sie eigene Vorschläge haben, die in den Rahmen passen, melden Sie sich bitte. Jeder Vortrag sollte von zwei Vortragenden gehalten werden. 29.4.2025 Vorbesprechung Themen: Nichtlineare Dynamik: 1. Einführung, einfache Modelle, Grenzyklen, Bifurkation 2. Hopfbifurkation, Seltsame Attraktoren, Chaos 3. Ortsabhängige Systeme, Turing-Instabilität, Musterbildung Stochastische Dynamik 4. Modelle und einfache Systeme 5. Stochastische Resonanz 6. Rauschinduzierter Transport Kontinuumsmechanik 7. Überblick zu Elastizitätstheorie, Hydrodynamik 8. Euler-Gleichungen, Navier-Stokes Gleichungen, Potential- und Wirbelströmung

• 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 Mod  <mehr>

• 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

Hier handelt es sich um ein Bachelor-Pflichtseminar. *Anmeldung ist möglich ab dem 01.03.2024* Das Seminar wird wie folgt verlaufen: Zu Beginn des Semesters verteilen wir die Themen. - Am ersten Termin nach der Themenvergabe gebe ich eine Einführung in das Thema  <mehr>

Hier handelt es sich um ein Bachelor-Pflichtseminar. *Anmeldung ist möglich ab dem 01.03.2024* Das Seminar wird wie folgt verlaufen: Zu Beginn des Semesters verteilen wir die Themen. - Am ersten Termin nach der Themenvergabe gebe ich eine Einführung in das Thema "Vorträge halten" - Vier Wochen vor Ihrem Vortrag versorge ich Sie mit Material - Eine Woche vor dem Vortrag gibt es eine Vorbesprechung (per Email oder Videokonferenz) - Der Vortrag wird dann in Präsenz gehalten - Zu Ihrem Vortrag gehört ein zweiseitiges Handout, dass an die Zuhörer verteilt wird - Bewertet werden der Vortrag, die Fragerunde und das Handout - Es wird erwartet, dass Sie sich auch als Zuhörer mit Fragen zum Vortrag beteiligen - werden keine Fragen gestellt, stelle ich Fragen an die Zuhörer Bitte registrieren Sie sich bei Moodle und der Übungsgruppenverwaltung Themen des Seminars: Methoden: Bodengebundene CR-Beobachtung Methoden: Satelliten CR-Beobachtung Methoden: Das IceCUBE-Teleskop Quellen: Die Sonne Quellen: Supernova Überreste Quellen: Pulsare Quellen: Aktive Galaxienkerne Beobachtung: Spektrum der kosmischen Strahlung Beobachtung: Cosmic ray clocks Beobachtung: Greisen-Zatsepin-Kuzmin Cutoff Beobachtung: Solare Modulation Beobachtung: Neutrinospektrum Beobachtung: Kosmische Strahlung und Magnetfeld Theorie: Fokker-Planck-Gleichung Theorie: Fermi-Beschleunigung Theorie: Rekonnektion Exotik: Dunkle Materie Annihilation Exotik: Positron-Anomalie

in addition to the contents of the module handbook: - the seminar will focus on a specific field - for each topic in this field, one or more current research papers are available over moodle - there will be a discussion of the contents of these papers (preparation phas  <mehr>

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

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: E  <mehr>

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.

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  <mehr>

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.

* 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,  <mehr>

* 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.

* 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 *  <mehr>

* 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)

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  <mehr>

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  <mehr>

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

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  <mehr>

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.

* 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) *  <mehr>

* 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

- 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 - In  <mehr>

- 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

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: Thu  <mehr>

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

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 / pseud  <mehr>

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

- 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 cosmochronolo  <mehr>

- 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

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  <mehr>

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

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 cur  <mehr>

This lecture will provide an introduction to the fundamentals and current work in the research area of Attosecond Physics. The pioneers of this field were awarded the Physics Nobel Prize in 2023 for providing the ultrashort flashes of light (attosecond pulses), and current opportunities to employ their techniques for the understanding and steering of electron motion in matter are quickly expanding. The lecture will be accompanied by a tutorial (right after the lecture) for praticing our understanding of key concepts and physics pictures, also including (computational) experiments. Important Dates: - 15 April 2025, 14:15: First Lecture and Tutorial intro

Introduction, final decision to participate in this seminar, and assignment of topics will be done during the first seminar session. Selected topics can be discussed and assigned earlier upon request. Typical topics are: - Probing Magnons by Electron Spin Resonance S  <mehr>

Introduction, final decision to participate in this seminar, and assignment of topics will be done during the first seminar session. Selected topics can be discussed and assigned earlier upon request. Typical topics are: - Probing Magnons by Electron Spin Resonance Studies - 1D Quantum Spin Systems - Quantum Spin Liquids in Magnetically Frustrated 2D Materials - Cathode Materials for Lithium-ion Batteries: Relevance of the Electronic Structure ...

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  <mehr>

Vorträge zu zahlreichen klassischen Themen der Isotopenmethoden in der Umweltphysik, einschließlich des Wasserkreislaufs, des Kohlenstoffkreislaufs und auch der Forensik. Die Themenbereiche umfassen den Transport und die Fraktionierung von Wasser- und Kohlenstoffisotopen in der Atmosphäre, im Ozean und in der Biosphäre, und wir schließen die Verwendung von Radiokohlenstoff als Umwelt-Tracer ein. Termin/Vortragsthema/Betreuer:in 18.04.25 Karfreitag frei 25.04.25 Einführung, Vorbesprechung 02.05.25 Einlesen 09.05.25 (1) Isotopentrenneffekte NF 16.05.25 (2) Messmethoden Massenspektrometrie/ (3) Messmethoden CRDS NF+MS 23.05.25 (4) Der globale Wasserkreislauf MS 30.05.25 (5)Kohlenstoffkreislauf Atmosphäre (Stabile Isotope 13C, 18O) MS 06.06.25 (6)Der globale Methan Kreislauf MS 13.06.25 (7) Radiokohlenstoff (14C) in der Atmosphäre / (8) 14C im Ozean MS/NF 20.06.25 fällt aus 27.06.25 (9) Klimarekonstruktion anhand von Eisbohrkernen NF 04.07.25 (10) Seltene Isotopologe in Klimaarchiven NF 11.07.25 (11) Isotope in der Forensik MS 18.07.25 fällt aus (50 Jahre Umweltphysik)

• Preparation and presentation of an advanced topic in experimental or theoretical physics or another physics related area; during the seminar about 12 talks on a specific research field are given and actively discussed by all course participants. • Beside the or  <mehr>

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

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 mo  <mehr>

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 - ...  

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  <mehr>

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.

As two lead nuclei collide at the Large Hadron Collider at CERN, they create extreme conditions not seen since the beginning of our Universe. The collision creates a blob of plasma hundreds of times denser than the nucleus of the atom and a hundred thousand times hotter  <mehr>

As two lead nuclei collide at the Large Hadron Collider at CERN, they create extreme conditions not seen since the beginning of our Universe. The collision creates a blob of plasma hundreds of times denser than the nucleus of the atom and a hundred thousand times hotter than the core of a star. This new form of matter is composed of strongly interacting quarks and gluons---the fundamental building blocks of matter---and is called the Quark-Gluon Plasma. Measuring the properties of QGP and understanding the emergent many-body phenomena of QCD are the goals of heavy-ion physics. This course is dedicated to modern aspects of QGP physics. We will provide a broad introduction to heavy-ion physics, both from the theoretical and experimental points of view. The lectures are aimed at bachelor, master, and graduate students.

• Effective action • Symmetries and conservation laws • Gauge theories: QED, QCD, QFT, quantized • Feynman rules in Lorentz covariant gauges • Renormalization in Gauge theories • One-loop QED • Spontaneous symmetry breaking and Higgs mechanism • Renormal  <mehr>

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

- 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 effec  <mehr>

- 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.

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)  <mehr>

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

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 m  <mehr>

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.

Basics and applications of nonequilibrium quantum field theory to particle physics/early universe cosmology and experiments with ultracold quantum gases: path integral formulation, resummation techniques, renormalization, classical aspects of nonequilibrium quantum fiel  <mehr>

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

The course is ONLINE only. It will provide an introduction to Mathematica with applications to physics and statistics. You need to have Mathematica installed on your computer. The course will start on May 20, and continues for 8 lectures, every Tuesday at 11:15-13:00. M  <mehr>

The course is ONLINE only. It will provide an introduction to Mathematica with applications to physics and statistics. You need to have Mathematica installed on your computer. The course will start on May 20, and continues for 8 lectures, every Tuesday at 11:15-13:00. More info https://www.thphys.uni-heidelberg.de/%7Eamendola/intromath-ss2025.html - Basics of Mathematica: functions, graphics, input/output, modules, algebraic manipulations, arrays, numerical methods - Solving common mathematical, physical, and statistical problems

Bauteile gegenwärtiger Computer erreichen die Größenordnung von Atomen. Da für atomare und subatomare Physik die Quantenmechanik die akzeptierte und bestens bestätigte Theorie ist, wurde der Vorschlag von Feynman aus dem Jahr 1982 immer aktueller: nämlich Computer  <mehr>

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

1. Strongly interacting fermions: the BCS-BEC crossover 1.1. Scattering theory and Feshbach resonances 1.2. BCS theory of superconductivity 1.3. Bose-Einstein condensation and superfluidity 1.4. Unitary Fermi gas and scale invariance 1.5. Contact density and Tan relatio  <mehr>

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

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  <mehr>

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

History of the neutrino Flavor physics Neutrino Oscillations in Vacuum and Matter Neutrino Masses in the SM and beyond Dirac and Majorana neutrinos Neutrinoless double beta decay Neutrinos from the Sun and the atmosphere Reactor and accelerator neutrinos Neutrinos in  <mehr>

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

The main purpose of the course is to cover advanced topics on Particle Dark Matter, mostly connected with production mechanism in the Early Universe. You can find below a tentative program of the course. I am nevertheless open to feedback and proposals from the students  <mehr>

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

Lecture time & place: Wed 2:00pm at großer Hörsaal, Philosophenweg 12 Motivation: Nonlinear dynamics is an interdisciplinary part of mathematical physics, with applications in such diverse fields as mechanics, optics, chemistry, biology, ecology, to name but a fe  <mehr>

Lecture time & place: Wed 2:00pm at großer Hörsaal, Philosophenweg 12 Motivation: Nonlinear dynamics is an interdisciplinary part of mathematical physics, with applications in such diverse fields as mechanics, optics, chemistry, biology, ecology, to name but a few. Equations with nonlinearities show a much more diverse behavior than their linear counterparts, for instance self-sustained oscillations, nonlinear competition (as linear superposition does not hold anymore), chaotic dynamics and pattern formation. Contents: The lecture deals with nonlinear dynamics on the level of ordinary differential equations (ODEs), introducing concepts like phase space analysis, attractors, (in)stability of solutions and bifurcations, multiple scale analysis and nonlinear oscillations.

Phase transitions and critical phenomena; Topological phase transitions; Ising model; Boltzmann equation and H-theorem; Master equation, Markovian and non-Markovian processes; Langevin- and Fokker-Planck equation; Nonlinear boson diffusion equation; Time-dependent Bose-  <mehr>

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

Biological cells have remarkable abilities to respond to changes in their environment. This seminar focuses on signal reception and processing from a mathematical and physical perspective. With the help of common biological model systems we will analyze qualitatively an  <mehr>

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

The award of the 2024 Nobel Prize in Chemistry for advances in computational protein design and protein structure prediction highlights the enormous impact of machine learning on how biomolecules are studied. In this seminar, we will explore the recent literature on ho  <mehr>

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

Motivation: Have you ever wondered why it is so hard to get ketchup out of its bottle or why you need to whip egg whites to make meringue? Why Cheerios floating on milk seem to attract each other? Why a gel can swell to many times its own size, while a crystal already b  <mehr>

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

- Axioms of Probability Theory; random variables, important distributions - Bayesian inference - Linear regression, non-linear regression - Regularized regression to fit high-dimensional data - Hypothesis testing: fundamental concepts - Parametric and non-parametric tes  <mehr>

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

Time series are ubiquitous in nature, medicine, economics, society, and engineering, and provide a very rich source of information about the underlying system. General goals of time series analysis reach from forecasting future progression to a thorough scientific under  <mehr>

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

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-heidelb  <mehr>

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

Systems of star clusters (APOD40616): -->> cluster age and mass distributions, formation/evolution/observational-biases interplay Cluster age and mass estimates from their integrated photometry --> introduction to stellar population synthesis models Cluster dynamical ev  <mehr>

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

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 un  <mehr>

Vorgestellt werden aktuelle Fragestellungen der Forschung und zur Zeit laufende oder in Planung befindliche Forschungsprojekte. Themen sind: Schwarze Löcher (stellar, intermediär, supermassiv), Gravitationslinsen, Gravitationswellen, Dunkle Materie, etc. Termine und Themen sind auf folgender Webseite zu finden: https://blog.mpifr-bonn.mpg.de/silkebritzen/vorlesung-universitat-heidelberg/ Die Veranstaltung findet online statt und beginnt am 19.04. um 14 Uhr. Der zoom-link lautet: https://eu02web.zoom-x.de/j/9084381833?pwd=YU1UdWJRa1BzajF4Tyt4YVlSdU1BUT09 Meeting ID: 908 438 1833

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 wi  <mehr>

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.

In this lecture, we will discuss the principles of radio and millimeter astronomy. This field is progressing rapidly, thanks to new facilities that reach unprecedented sensitivities and resolutions, such as ALMA and MeerKat, and soon the ngVLA, DSA-2000 and the SKA. We  <mehr>

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

Modern experiments have realised an extraordinary degree of control of isolated quantum systems. With a variety of experimental platforms, including photons, ions and neutral atoms it becomes possible to address the fundamental laws that govern quantum mechanics. A larg  <mehr>

Modern experiments have realised an extraordinary degree of control of isolated quantum systems. With a variety of experimental platforms, including photons, ions and neutral atoms it becomes possible to address the fundamental laws that govern quantum mechanics. A large toolbox has emerged that allows tackling different topics from high precision test of fundamental theories using single particles to quantum sensing and quantum simulation on few and many-body systems, up to the synthesisation of states of matter with a topologically nontrivial character. In this seminar we will discuss key experiments in this field. Each student will give a 30min presentation on one of the topics offered. The preparation of this presentation will include 2-3 meetings with the respective tutor to discuss the physics as well as the structure of the talk. Special emphasis should be devoted to the clarity of the experimental claims and techniques. After the presentation, a one-page summary should be provided. Further, it is expected that the students attend all presentations and participate with active feedback and questions. The seminar takes place on Fridays from 11:15 to 13:00. In the first seminar date (25/04/2024), we will give an introduction and each student will choose a topic. The topics will be announced after when the seminar is open for registration.

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  <mehr>

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.

Seminar Web-Page: https://hci.iwr.uni-heidelberg.de/content/optml-seminar-SoSe25 This seminar belongs to the Master in Physics (specialization Computational Physics, code "MVSem") and Master of Applied Informatics (code "IS") , but is also open for  <mehr>

Seminar Web-Page: https://hci.iwr.uni-heidelberg.de/content/optml-seminar-SoSe25 This seminar belongs to the Master in Physics (specialization Computational Physics, code "MVSem") and Master of Applied Informatics (code "IS") , but is also open for students of Scientific Computing and anyone interested. The topic of this semester is Video-Based Scene Analysis. We will consider inference and learning techniques for these problems as well as the related applications in computer vision.

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 under THIS link. Regarding physical knowledge, basic knowledge is again useful for a deeper un  <mehr>

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 under THIS link. 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&#x2F;numerical tasks can be solved by only following the explanations in the lecture and tutorials.

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 Be  <mehr>

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.

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  <mehr>

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