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Theoretische Kern- und Elementarteilchenphysik 1

(Wintersemester 2025/2026)

Ernest Rutherford

\begin{equation*} \begin{split} [\ii \gamma^{\mu} & (\partial_{\mu} +\ii q A_{\mu}) -m \psi) = 0 \\[2mm] m= & Nm_{\text{n}} +Zm_{\text{p}} -{\frac {E_{\text{B}}(N,Z)}{c^{2}}} \end{split} \end{equation*}

Dirac and Feynman

Vorlesung

Hendrik van Hees
E-Mail: hees@itp.uni-frankfurt.de
Do. 09:30-11:45 PHYS 02.116

Erste Vorlesung: 16.10.

OLAT: Login
Bitte tragen Sie sich dort ein, damit Sie am Tutorium teilnehmen können. Dort werden auch die Aufgabenblätter und die dazugehörigen Musterlösungen zur Verfügung gestellt.


Studienplan (vorläufig TBA)

1. Woche (13.10.-17.10.): (Historische) Einführung
2. Woche (20.10.-24.10.): Fermi-Gas-Modell für Atomkerne
3. Woche (27.10.-31.10.): Kollektive Kernmodelle
4. Woche (03.11.-07.11.):  Schalenmodell für Kerne
5. Woche (10.11.-14.11.): Spezielle Relativitätstheorie; Poincare-Symmetrie; relativistische Felder, Masse Spin; relativistische E-Dynamik
6. Woche (17.11.-21.11.): Feldquantisierung: Klein-Gordon-Gleichung (Spin-0-Felder)
7. Woche (24.11.-28.11.): Dirac-Felder (Spin-1/2-Felder)
8. Woche (01.12.-05.12.): Quantenelektrodynamik (Eichfelder und deren Quantisierung); Planck-Strahlung
9. Woche (08.12.-12.12.): Globale Symmetrien; "Achtfacher Pfad" und Quarks
10. Woche (15.12.-19.12.): Nichtabelsche Eichtheorie; Quantenchromodynamik

Weihnachtspause

11. Woche (12.01.-16.01.): Symmetrien der QCD; chirale Symmetrie; spontane Symmetriebrechung und Goldstone-Bosonen
12. Woche (19.01.-23.01.): effektive Feldtheorien für Hadronen
13. Woche (26.01.-30.01.): QED für Pionen ("Vektormesondominanz")
14. Woche (02.02.-06.02.): Schwerionenstöße, Quark-Gluon-Plasma
15. Woche (09.02.-13.02.): "Elektromagnetische Sonden": Dileptonen und Photonen


Vorlesungspräsentationen

Vorlesung 1: Überblick
Vorlesung 2: Fermi-Gas-Modell für Kerne
Vorlesung 3: Kollektive Kernmodelle (Kernanregungen)
Vorlesung 4: Schalenmodell für Kerne
Vorlesung 5: Spezielle Relativitätstheorie und klassische Feldtheorie


Übungen

Tutor: Carl Rosenkvist
E-Mail: rosenkvist@itp.uni-frankfurt.de
Fr 12:00-13:40h PHYS 02.114
Erster Termin: 24.10.

Die Übungsblätter werden donnerstags in OLAT hochgeladen (Abgabe bis zum darauffolgenden Mittwoch 23:59h)

Sheet 01: Fundamental Forces; Natural Units; Form factor [pdf]; Lösungen [pdf]
Sheet 02: Fermi-gas model for nuclei; White Dwarfs [pdf]; Lösungen [pdf]
Sheet 03: Kollektive Kernmodelle; Kerndoformation [pdf]; Lösungen [pdf]
Sheet 04: Schalenmodell; magnetische Momente von Kernen [pdf]; Lösungen [pdf]
Sheet 05: Die (klassische) Klein-Gordon-Gleichung [pdf]


Online-Material

Lehrbücher zur Kernphysik

T. Mayer-Kuckuck, Kernphysik - Eine Einführung, B. G. Teubner, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, 7. Auflage (2002),
DOI: 10.1007/978-3-322-84876-5

Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche and W. Rodejohann, Teilchen und Kerne, Springer, Berlin, Heidelberg, 9 edn. (2014),
DOI: 10.1007/978-3-642-37822-5 (frei verfügbar im GU-Netz!)

G. Musiol, J. Ranft and R. Reif, Kern- und Elementarteilchenphysik, Harri Deutsch (1995).

K. S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley&Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore (1988).

Lehrbücher zur Teilchenphysik und Quantenfeldtheorie

R. U. Sexl, H. K. Urbantke, Relativität, Gruppen, Teilchen, Springer, Wien, 3. Auflage (1992)
DOI: 10.1007/978-3-7091-2289-1

R. U. Sexl, H. K. Urbantke, Relatity, Groups, Particles, Springer, Vienna 3. (2001)
DOI: 10.1007/978-3-7091-6234-7

O. Nachtmann, Phänomene und Konzepte der Elementarteilchenphysik, Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden (1986).

F. Halzen and A. D. Martin, Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics, John Wiley&Sons (1984).

O. Philipsen, Quantenfeldtheorie und das Standardmodell der Teilchenphysik, Springer Spektrum, Berlin, 2. Auflage (2025),
DOI: 10.1007/978-3-662-70849-1 (frei verfügbar im GU-Netz!)

S. Coleman, Lectures of Sidney Coleman on Quantum Field Theory, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Hackensack
(2018),
DOI: 10.1142/9371
Frei verfügbare Version: arXiv:1110.5013v5 [physics.ed-ph]

Chirale Symmetrie

V. Koch, Aspects of chiral symmetry, Int. J. Mod. Phys. E 6, 203 (1997),
DOI: 10.1142/S0218301397000147
Frei verfügbare Version: arXiv:nucl-th/9706075v2

Skripte/Präsentationen


H. van Hees, Quantentheorie (nicht relativistisch)
H. van Hees, Quantentheorie II
(mit Einführung in die QED)
H. van Hees, Introduction to Quantum Field Theory

Weblinks

Particle Data Group (Teilchenphysik-Übersichtsartikel, große Liste von Teilchen mit ihren Eigenschaften)
arXiv (Preprint-Server für Physik, insbesondere Teilchen- und Kernphysik)
Inspire HEP (Suchmaschine für Paper in Teilchen- und Kernphysik)


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Letzte Änderung: 13. November 2025