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Kommentare Sommersemester 2020

Veranstaltungsbeschreibungen in Deutsch und für englisch-sprachige Master-Veranstatungen in Englisch. Course descriptions in German and for Master courses in English.

Vorlesungszeitraum: 11. Mai - 31. Juli 2020 (* geändert zur Eindämmung der Ausbreitung des Coronavirus)

*Wichtig: Alle Veranstaltungen finden ab dem 11.05. zunächst nur online statt. Die Zeitangaben beziehen sich auf Übertragungszeiten, falls die Veranstaltung per Live-Stream angeboten wird!

Wenn Sie an einer Vorlesung teilnehmen möchten kontaktieren Sie den/die Dozenten/in oder Assitent/in, um Zugang zu den Veranstaltungen zu bekommen.


Lecture period: May 11 - July 31, 2020 (* changed to limit the spread of the coronavirus)

*Important: All events take place from May 11th initially only online. The times refer to transmission times if the event is offered via live stream!

If you would like to attend a lecture, please contact the lecturer or assistant to get access to the events.

 

Experimentalphysik II (Elektromagnetismus und Optik)

Dozent: Prof. Dr. Markus Schumacher
Assistent/in: Dr. Valerie Lang
Zeit: 4 st., Mo, Mi 10-12,
Ort: Großer HS
Beginn: 11.05.2020

Programm:

Die Vorlesung Experimentalphysik II vermittelt die experimentellen Grundlagen der Elektrizität, des Magnetismus und der Optik. Im Zentrum der Vorlesung stehen Demonstrationsexperimente. Die Vorlesung wird durch Übungen begleitet.

Folgende Themen werden behandelt:

  • Elektrische Ladung
  • Elektrische Felder
  • Gaußscher Satz und elektrisches Potential
  • Kapazität
  • Elektrischer Strom, Widerstand und Stromkreise
  • Magnetfelder
  • Strominduzierte Magnetfelder, Induktion und Induktivität
  • Wechselstrom und Schwingkreise
  • Maxwellgleichungen und elektromagnetische Wellen
  • Geometrische Optik
  • Reflexion und Brechung von Licht
  • Licht als Welle: Interferenz und Beugung

 

Vorkenntnisse:

Experimentalphysik I
 

Einführende Literatur:

  • W. Demtröder, Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik, Springer-Verlag
  • Tipler / Mosca, Physik, Springer Verlag
  • J. Heintze, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 3: Elektrizität und Magnetismus, Springer Verlag
  • Bergmann / Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 2, Elektromagnetismus, Verlag de Gruyter

 


Experimentalphysik IV (Atom-, Molekül- und Festkörperphysik)

Dozent: Prof. Dr. Giuseppe Sansone
Assistent/in: Dr. Katrin Dulitz
Zeit: 4 st., Do 12-14, Fr 8-10
Ort: HS I
Beginn: 14.05.2020

Programm:

  • Komplexe atomare Systeme und periodisches System
  • Struktur und Eigenschaften von Molekülen
  • Struktur und Eigenschaften von Festkörpern und Oberflächen

 

Vorkenntnisse:

Experimentalphysik I-III


Einführende Literatur:

 


Theoretische Physik I (Mechanik und Spezielle Relativitätstheorie)

Dozent: Prof. Dr. Jens Timmer
Assistent/in: Dr. Kai von Prillwitz
Zeit: 4 st., Di, Do 10-12
Ort: HS I
Beginn: 12.05.2020
Vorlesungs-Link
 

Programm: 

  • Mechanik des Punktteilchens
  • Systeme von Massenpunkten
  • Bewegung in Zentralkraftfeldern
  • Inertialsysteme und beschleunigte Bezugssysteme
  • Symmetrien, Invarianzen und Erhaltungsgrößen
  • Methode der Lagrange-Multiplikatoren
  • Hamiltonsches Prinzip
  • Lineare Schwingungen
  • Hamilton-Mechanik
  • Dynamik starrer Körper
  • Spezielle Relativitätstheorie

 

Vorkenntnisse:

Theoretische Physik I
 

Einführende Literatur:

  • V.I. Arnold, Mathematical Methods of Classical Mechanics, Springer
  • H. Goldstein, C.P. Poole, J.L. Safko, Klassische Mechanik, Wiley-VCH
  • J. Honerkamp, H. Römer, Grundlagen der Klassischen Theoretischen Physik, Springer
  • F. Kuypers, Klassische Mechanik, Wiley-VCH
  • L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Lehrbuch der Theoretischen Physik, Band I, Akademie-Verlag
  • W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik, Band 1, 2 und 4, Springer
  • H. Römer, M. Forger, Elementare Feldtheorie, VCH

 


Theoretische Physik III (Quantenmechanik)

Dozent: Prof. Dr. Stefan Dittmaier
Assistent/in: Dr. Philipp Maierhöfer
Zeit: 4 st., Mo 10-12, Di 12-14
Ort: HS I
Beginn: 11.05.2020
Vorlesungslink


Programm: 

  • Schrödingergleichung
  • Eindimensionale Probleme
  • Wasserstoffatom
  • Spin
  • Drehimplus
  • Störungstheorie
  • ...
  • EPR -Paradoxon und Bell'sche Ungleichungen

 

Vorkenntnisse:

Theoretische Physik I-II, Analysis und Lineare Algebra
 

Einführende Literatur:

  • F. Schwabl. Quantenmechanik
  • T. Fließbach. Quantenmechanik

 


Höhere Mathematik

Dozent/in: Prof. Dr. Tanja Schilling
Assistent/in: Dr. Andreas Härtel
Zeit: 4 st., Mi 12-14, Fr 10-12
Ort: HS I
Beginn: 13.05.2020


Programm: 

  • Funktionentheorie: Komplexe, holomorphe und meromorphe Funktionen, Laurent-Reihen. Cauchy-Riemann'sche Differentialgleichungen, Komplexe Integration, Satz von Cauchy, Satz von Liouville, Residuensatz.
  • Gewöhnliche Differentialgleichungen: Existenz- und Eindeutigkeitssätze, Lipschitz-Bedingungen, Lineare Differentialgleichungen, Wronski-Determinante; homogene und inhomogene Differentialgleichungen, Matrix-Exponentialfunktion.
  • Ein-dimensionale Sturm-Liouville-Probleme, Eigenwertprobleme, Orthogonalsysteme
  • Spezielle Differentialgleichungen: Bessel, Hermite, Legendre, hypergeometrisch, konfluent hypergeometrisch und ihre Lösungen.

 

Vorkenntnisse:

Für die Vorlesung werden die Inhalte der Grundvorlesungen Analysis für Stu-dierende der Physik, Lineare Algebra I und II vorausgesetzt.

 

Einführende Literatur:

 


Experimentelle Methoden

Dozent: apl Prof. Dr. Horst Fischer
Assistent/in: Dr. Fabian Kuger
Zeit: 2 st., Mo 14-16
Ort: Gr. HS
Beginn: 11.05.2020


Programm:

  • Statistische Methoden der Datenanalyse
  • Datenanalyse mit ROOT
  • Grundlagen der Elektronik
  • Digitale und analoge Messtechnik
  • Grundlagen von Detektoren

 

Hinweis:
Die erfolgreiche Teilnahme an dieser Veranstaltung ist Voraussetzung zur Teilnahme am Physiklabor für Fortgeschrittene.

 


Seminar Physik: Aufzucht von Schrödinger's Kätzchen: Vom Gedankenexperiment zur vollen Quantenkontrolle von einzelnen Atomen

Dozenten: Prof. Dr. Tobias Schätz, Dr. Ulrich Warring
Zeit: 2 st,
Ort: online
ILIAS link

Programm:

Es gibt ein berühmtes Zitat von Erwin Schrödinger aus dem Jahr 1952 [E. Schrödinger, 1952, Brit. J. Phil. Sci. III, 233]: ‘’..we never experiment with just one electron or atom or (small) molecule. In thought experiments, we sometimes assume that we do; this invariably entails ridiculous consequences...’’ Der Grund seiner Skepsis beruhte nicht auf mangelnder Vorstellungskraft, sondern vielmehr auf der Einsicht in die Konsequenzen, die solche Experimente aufzeigen würden. Heute können wir im Labor auf jahrzehntelange und wegweisende Entwicklungen aufbauen und die Aussage als falsch darstellen.

Um die Quantenmechanik experimentell zu untersuchen und nutzbar zu machen, isolieren wir einzelne Atome/Ionen von ihrer Umgebung und kühlen sie in den Grundzustand der Bewegung und können so auch die elektronischen Freiheitsgrade auf der Ebene einzelner Quanten steuern. Dieses Seminar widmet sich der errungenen Meilensteine die zur Entwicklung der heute etablierten Werkzeuge geführt haben. Dabei wollen wir eine grundlegende Intuition für quantendynamische Effekte entwickeln und auch verstehen, wie Überlagerungszustände und Verschränkungen auf deterministische Weise im Labor erzeugt werden können. Zum Schluss skizzieren wir Anwendungen, die z.B. die Quanten-Informationsverarbeitung, Quantensimulation und Quantenmetrologie (genaueste Atomuhren) vorantreiben.
 

Weitere Informationen hier: Schaetz-BSc_Seminar.pdf

 


Seminar Physik: Nobel Preise in der Teilchenphysik

Dozenten: Prof. Dr. Harald Ita
Zeit: 2 st,
Ort: online
Link

Geplantes Format:

  • 30 Min Vorträge gefolgt von Fragen & Diskussion
  • Vorträge auf Deutsch oder Englisch
  • Zwei Besprechungen mit Betreuer: Studenten stellen Quellen vor, Draft des Vortrags bis eine Woche vor Vortrag
  • Aktive Teilnahme: Jeder reihum soll Fragen stellen
  • Am Vortag des Vortrags soll Presentation hochgeladen werden incl. Link zu Originalartikel
  • Jeder Vortrag erklärt Nobel Preis eines Jahres: Person(en) & Thema, Entdeckung, Relevanz im Forschungsfeld und der Physik, Bezug auf Originalpapier
     

Weitere Informationen auf der Webseite zum Seminar: https://www.qft.physik.uni-freiburg.de/Teaching/FeynmanDiagrams/info

  


Seminar Physik: Röntgenspektroskopie

Dozenten: Prof. Dr. Tobias Lau
Zeit: 2 st,
Ort: online
Link

Programm:

Röntgenspektroskopie und Röntgenstreuung sind wichtige Methoden zur Aufklärung der Struktur und der elektronischen Eigenschaften von Materie und liefern detaillierte Einblicke in Materialien. Dieses Seminar behandelt theoretische und experimentelle Grundlagen der Röntgenspektroskopie sowie ausgewählte Anwendungen.

Das Seminar wird ausschließlich als Fernlehrveranstaltung (digitales Seminar) angeboten. Termine und weitere Details in ILIAS.
 

Themen:

Grundlagen, Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie

  • Röntgenquellen, Speicherringe, Freie-Elektronenlaser
  • Röntgenabsorptionsspektroskopie
  • zirkularer magnetischer Röntgendichroismus
  • Röntgenphotoelektronenspektroskopie
  • resonante inelastische Röntgenstreuung
  • Röntgenstreuung
     

Experimentelle Techniken

  • Proben, Detektoren, Spektrometer
     

Anwendungen

  • "chemical shifts" in Röntgenphotoelektronenspektroskopie
  • Röntgenspektroskopie unter extremen Bedingungen
  • zeitaufgelöste Röntgenspektroskopie

 

Einführende Literatur:

  • X-Ray Absorption and X-Ray Emission Spectroscopy: Theory and Applications J. A. van Bokhoven, C. Lamberti
  • Elements of Modern X-ray Physics Jens Als-Nielsen, Des McMorrow
  • Forschung mit Synchrotronstrahlung T. Möller, J. Falta

 


Einführung in die Moderne Digitalelektronik

Dozent: apl Prof. Dr. Horst Fischer
Zeit: 2 st., Mo-Fr 10-12
Ort: SR I
Übungen: Mo-Fr 14-16, CIP Pool II
Blockkurs: 03.08. - 14.08.2020

Programm:

Ziel:
Die Teilnehmenden erhalten einen Überblick über die wesentlichen Anwendungsgebiete und Methoden in der heutigen Digitalelektronik. Sie lernen an Hand von Beispielen die Konzepte und Funktionsweise digitaler Schaltkreise kennen und werden in die Programmierung von logischen Bausteinen eingeführt. In der praktischen Übung werden Logikbausteine (FPGA) selbst programmiert.

Folgende Themen werden behandelt:

  • Anwendungsfelder der Digitalelektronik
  • Grundlagen und logische Verknüpfungen
  • Schaltkreisfamilien
  • Rechenschaltungen
  • programmierbare Bausteine (FPGA und CPLD)
  • Zahlen und Speicher
  • Automaten
  • Systeme zur Datenaufzeichnung

 

Vorkenntnisse:

 

Einführende Literatur:

  • Urbansk, Digitaltechnik (Springer)
  • Tietze Schenk, Halbleitertechnik (Springer)

 


Spezielle Relativitätstheorie

Dozent: PD Dr. Heidi Rzehak
Zeit: 3+1 st., Mi, Do 14-16
Ort: SR I
Übungen: Do, zweiwöchig im Wechsel mit der Vorlesung
Beginn: 13.05.2020
Vorlesungs-Link  (Bitte aktuelle Infos beachten!)


Programm:

  • Das Relativitätsprinzip (Galilei Invarianz, Lorentz Invarianz)
  • Struktur der Lorentztransformationen (Lorentzgruppe, Poincaregruppe)
  • Relativistische Mechanik (Vierervektoren und Tensoren, Viererimpuls, Relativistische Stoßprozesse, Wirkungsprinzip, Minkowski-Kraft)
  • Relativistische Feldtheorie und Elektrodynamik (Kovariante Formulierung der Lorentz-Kraft, Maxwellgleichungen, Klassische Feldtheorie, Wirkungsprinzip der Elektrodynamik)
  • Beschleunigte Bezugssysteme und Ausblick auf die allgemeine Relativitätstheorie (Beschleunigte Bezugssysteme in der Speziellen Relativitätstheorie, Äquivalenzprinzip, Bewegung in gekrümmter Raumzeit)

 

Vorkenntnisse:

Theoretische Physik I und II

 

Einführende Literatur:

  • L.D. Landau und E.M. Lifschitz, "Lehrbuch der Theoretischen Physik II: Klassische Feldtheorie", Akademie-Verlag
  • U.E. Schröder, "Spezielle Relativitätstheorie", Edition Harri Deutsch

 


Halbleiterbauelemente / Semiconductor Devices

Dozent: PD Dr. Harald Schneider, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Zeit: 2 st., Blockvorlesung 02.-05.06.2020, jeweils 10-12 und 14-17
        sowie 1-2 Vorlesungen nach Vereinbarung
Ort: HS II
Beginn: 

Programm:

  • Transportphänomene
  • Metall-Halbleiter-Kontakt, Schottky-Diode
  • p-n Übergang: Diodengleichrichter, Photodiode, LED, Laserdiode, Solarzelle
  • Bipolare Transistoren, HBT
  • Feldeffekt-Transistoren: JFET, MESFET, HEMT, MOSFET, FGFET
  • Quantenstruktur-Bauelemente: RTD, QWIP, QCL, ICL

 

Vorkenntnisse:

Experimentalphysik IV (Kondensierte Materie), Vorlesung Grundlagen der Halbleiterphysik (apl. Prof. J. Wagner)
 

Einführende Literatur:

  • S.M. Sze and K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, Wiley, 2006
  • S.M. Sze, Semiconductor Devices, Wiley, 2001

 
 

Einführung in die Astrophysik

Dozent: Prof. Dr. Oskar von der Lühe
Zeit: 3 st., Mi 9-12
Ort: HS I
Übungen: 2 st. n.V.
Beginn: 13.05.2020
Veranstaltungs link

Programm:

Diese Vorlesung vermittelt einen Überblick über Ziele und Ergebnisse der modernen Astrophysik und über das moderne Weltbild. Themen sind die Grundlagen der physikalischen Eigenschaften der Sonne und des Planetensystems, des Aufbaus und der Entwicklung von Sternen, sowie die Grundlagen der Physik von Sternsystemen und des modernen kosmologischen Weltbildes. Die Vorlesung ist gedacht für den Studiengang Physik Bachelor im 4. Semester sowie für das Lehramt Physik.
Themen:

  • Einleitung
  • Koordinatensysteme
  • Das Sonnensystem
  • Teleskope und Instrumente
  • Photometrie
  • Aufbau und Entwicklung von Sternen
  • Die Sonne
  • Veränderliche Sterne
  • Die Milchstraße
  • Das Interstellare Medium
  • Extragalaktische Physik
  • Strukturen im Universum und Kosmologie

 

Vorkenntnisse:

Experimentalphysik I-III, Theoretische Physik I-III
 

Einführende Literatur:

  • Weigert, A., Wendker, H., Wisotzki, L.: Astronomie und Astrophysik - Ein Grundkurs VCH Verlagsgesellschaft, 4. Aufl. (2004), ISBN 3-527-40358-2
  • Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M. Donner, K. J.: Fundamental Astronomy, Springer-Verlag, ISBN 3-540-17264-5
  • Hanslmeier, A., Einführung in die Astronomie und Astrophysik (2. Auflage 2007), Springer ISBN 978-3-8274-1846-3
  • Scheffler, H., Elsässer, H.: Physik der Sterne und der Sonne Bibliographisches Institut, ISBN 3-411-01438-5
  • Unsöld, A:, Bascheck, B.: Der neue Kosmos (6. Auflage), Springer-Verlag, ISBN 3-540-64165-3 

 


Photovoltaic Energy Conversion / Photovoltaische Energiekonversion

Dozent: Dr. Uli Würfel, Prof. Dr. Andreas Bett
Zeit: 2 st., Di 8-10
Ort: SR GMH
Übungen: nach Vereinbarung (1 st.)
Beginn: 12.05.2020

Programme:

  • Basic structure of solar cells
  • Thermodynamic limit for the conversion of sunlight into electrical energy
  • Semiconductors: density of states, Fermi energy, doping
  • Generation and recombination, quasi Fermi energies
  • Transport of charge carriers
  • The pn-junction
  • Charge carrier selectivity
  • Ideal solar cells
  • Real solar cells: crystalline Si solar cells
  • Thin film solar cells
  • Tandem and multijunction solar cells,
  • Dye, organic and perovskite solar cells

 

Prerequisits:

Knowledge of semiconductor or solid state physics advantageous /Halbleiter- bzw. Festkörperphysik von Vorteil

Literature:

  • P. Würfel, U. Würfel, Physics of Solar Cells, Wiley-VCH, 3rd Edition 2016
  • M.A. Green, Solar Cells, University of New South Wales 1982

 


Kompakte Fortgeschrittene Theoretische Physik

Dozent: apl. Prof. Dr. Thomas Filk
Zeit: 4 st., Mo, Di 10-12
Ort: SR I
Beginn: 11.05.2020
Vorlesungslink

Programm:

Diese Vorlesung speziell für Lehramtsstudierende findet zum vierten Mal statt und ist für Studierende nach der neuen Prüfungsordnung (GymPO) eine Pflichtvorlesung. Empfohlen wird die Teilnahme im 4. Fachsemester. Studierende nach der alten Prüfungsordnung (WPO) können wahlweise die Theo IV oder diese Vorlesung hören. Der Schwerpunkt dieser Vorlesung ist die Quantenmechanik, allerdings bezieht sich ein Teil des Inhalts auch auf die Statistische Mechanik. Nach dem aktuellen Modulhandbuch erhalten Sie nach erfolgreicher Teilnahme an dieser Vorlesung und den begleitenden Übungen einen Leistungsnachweis. Die Kriterien werden in der Vorlesung bzw. den Übungen bekannt gegeben. Für Studierende nach der alten Prüfungsordnung kann auch ein benoteter Schein ausgestellt werden. 
 

Vorkenntnisse:

Theoretische Physik I-III
 

Einführende Literatur:

 


Einführung in die Physikdidaktik für Studierende des Gymnasiallehramts

Dozent: JunProf. Dr. Martin Schwichow
(Veranstaltung der Pädagogischen Hochschule)
Zeit: 4 st., Di 14-16
Ort: Pädagogische Hochschule KG 3-111
Vorlesungs link

Programm:

  • Physikunterricht legitimieren / Ziele
  • Ziele / Lehrplan / Bildungsstandards
  • Kontextorientierung und Lebensweltbezug
  • Moderne Themen / didaktische Rekonstruktion
  • Schülervorstellungen
  • Im Physikunterricht experimentieren
  • Modellmethode
  • Computereinsatz im Physikunterricht
  • Offener schülerorientierter problemorientierter Unterricht (Teil 1)
  • Offener schülerorientierter problemorientierter Unterricht (Teil 2)
  • Aufgabenkultur
  • Physikunterricht evaluieren
  • Interesse
  • KLAUSUR

 

Einführende Literatur:

  • Helmut F. Mikelskis (Hrsg.), Physik-Didaktik: Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II, Cornelsen Verlag Scriptor, 2006, 290 S.
  • Silke Mikelskis-Seifert/Thorid Rabe (Hrsg.), Physik-Methodik: Handbuch für die Sekundarstufe I und II, Cornelsen Verlag Scriptor, 2007, 242 S.

 


Theoretical Condensed Matter Physics

Lecturer: Prof. Dr. Michael Thoss
Time: 4 + 2 st., Mo, Mi 10-12
Room: HS II
Start: 11.05.2020

Programme:

  • Structure of solids
  • Lattice vibrations: Phonons
  • Electronic structure of solids
  • Electron-electron interaction, electron-phonon interaction
  • Superconductivity
  • Magnetism
  • Transport theory

 

Prerequisits:

Theoretical Physics I-IV
 

Literature:

  • M.W. Ashcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics
  • U. Rössler, Solid State Theory: An Introduction
  • L. Kantorovich, Quantum Theory of the Solid State: An Introduction
  • C. Kittel, Quantum Theory of Solids

 


Complex Quantum Systems

Lecturer: apl Prof. Dr. Heinz-Peter Breuer
Time: 4 + 2 st., Mi, Do 12-14
Room: SR GMH
Start: 13.05.2020


Programme:

  • Quantum states
  • Pure and mixed states, density matrices, quantum entropies
  • Composite quantum systems
  • Tensor product, entangled states, partial trace and reduced density matrix
  • Open quantum systems
  • Closed and open systems, dynamical maps, quantum operations, complete positivity and Kraus representation
  • Dynamical semigroups and quantum master equations
  • Semigroups and generators, quantum Markovian master equations, Lindblad theorem
  • General properties of the master equation
  • Pauli master equation, relaxation to equilibrium, correlation functions, quantum regression theorem
  • Decoherence
  • Destruction of quantum coherence through interaction with an environment, decoherence versus relaxation
  • Microscopic theory
  • System-reservoir models, Born-Markov approximation, microscopic derivation of the master equation
  • Applications
  • Quantum theory of the laser, superradiance, quantum transport, quantum Boltzmann equation
  • Non-Markovian quantum dynamics
  • Quantum memory effects, system-environment correlations, information flow, non-Markovian master equations

Prerequisites: Advanced Quantum Mechanics

Literature:

  • H.-P. Breuer and F. Petruccione, The Theory of Open Quantum Systems (Oxford University Press, Oxford, 2007)
  • M. Hayashi, Quantum Information (Springer, Berlin, 2006)
  • M. A. Nielsen and I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge University Press, Cambridge, 2000)
  • C. W. Gardiner, Quantum Noise (Springer, Berlin, 1991)
  • R. Alicki and K. Lendi, Quantum Dynamical Semigroups and Applications (Springer, Berlin, 1987)

  


Computational Physics: Materials Science

Lecturer: Prof. Dr. Michael Moseler
Time: 4 + 2 st., Di, Do 14-16
Room: SR Westbau 2.OG
Start: 12.05.2020

Programme:

Application of modern computational methods can help to understand or design materials and investigate (microscopic) structure- (macroscopic) property relationships of inorganic systems, such as metals, composites, nanostructures, as well as organic materials, such as liquids, polymers, surfactants, or emulsions. This course will introduce basic statistical concepts as well as programming and simulations techniques with particular focus on classical materials modelling methods spanning orders of length and time scales, such as Molecular Dynamics, Monte-Carlo, and coarse-grained (Brownian Dynamics) simulations. The students will become familiar with some examples for the different types of interatomic potentials: e.g. Lennard-Jones, Embedded-Atom, Bond-Order-potentials as well as bonded and bead-spring potentials for polymers. The course will consist of lectures and hands-on programming exercises and small projects, simulating complex fluids and molecules, using contemporary software packages such as LAMMPS.

Criteria for passing: it is mandatory to actively participate in all the excercises and accomplish 50% of codes and results (SL). A grade will be given based on a final written exam (PL).


Prerequisits:

Basic knowledge in programming (For instance, C/C++ or Python) as well as statistical mechanics.


Literature:

  • Script (will be available via ILIAS)
  • Book: Understanding molecular simulation from algorithms to applications. D. Frenkel and B. Smit. AP Academic Press.
  • Book: Computer simulation of liquids. M. P. Allen and D. J. Tildesley. Oxford University Press. 3rd edition (2017)
  • LAMMPS Software Manual and Tutorials

 


Advanced Optics and Lasers

Lecturer: Dr. Lukas Bruder, Prof. Dr. Frank Stienkemeier
Time: 4 + 2 st., Di, Do 10-12
Room: HS II
Start: 12.05.2020


Programme:

In this course, we will discuss the principles of lasers and their application. We will start with the fundamentals of light-matter interaction and the basic principles of lasers. We will continue with a discussion of various laser types, ranging from narrow-bandwidth continuous wave lasers used for high-resolution spectroscopy, to ultrashort-pulsed lasers used to study nonlinear physics and light-induced dynamics on the nano- to femtosecond timescale. We will then discuss nonlinear optical phenomena such as nonlinear wavelength mixing, parametric conversion and their application in modern laser systems. Eventually, we will have an outlook on very recent laser developments. Examples are high harmonic generation, Free Electron Lasers or frequency combs.

The lecture will focus on experimental and some basic theoretical principles. The tutorials include problem sheets as well as practical exercises on different laser systems in our lab.
 

Summary of topics:

  • Light-matter interaction
  • Coherence and interference
  • The laser principle
  • Optical resonators
  • Gaussian beam optics
  • Ultra-short laser pulses
  • Nonlinear optics and parametric amplification
  • Recent laser developments

 

Prerequisits:

Experimental Physics I-IV
 

Literature:

  • W. Lange “Laserphysik”
  • Demtröder “Laserspektroskopie”
  • J. Eichler & H.J. Eichler, Springer, „Laser“
  • F.K. Kneubühl /M.W. Sigrist “Laser”
  • D. Meschede “Optik, Licht und Laser”
  • C. Ruilliere, Springer, "Femtosecond laser pulses“

 


Condensed Matter II: Interfaces and Nanostructures

Dozent: Prof. Dr. Günter Reiter
Zeit: 4 st., Do, Fr 8-10
Ort: HS II
Beginn: 14.05.2020
Lecture link


Programme:

The students should get an overview over phenomena which only appear on surfaces and interfaces (e.g. how to make water running uphill?). The course deals with special structural and electronic properties of liquid and solid surfaces as well as their relevance in many fields of modern material science and nanotechnology.
Surfaces between solids and liquids can be found in most of the physical, chemical, biological and geological systems, as well as in many technological processes. Although the number of atoms or molecules at these surfaces is comparatively small, this "minority" can often dominate or even control the behavior of large (macroscopic) systems.

Topics:

  • General description of interfaces: Thermodynamics and kinetics
  • Interaction forces at interfaces: Short- and long range forces, ...
  • Liquids and liquid interfaces: Droplets, bubbles, waves, "liquid beads"
  • Solid-liquid interfaces: Hydrodynamics, capillarity, wetting, ...
  • Structure of solid surfaces: Electronic processes at surfaces
  • Surface processes: Adsorption/desorption, phase transitions
  • Making of well defined solid surfaces: Surface reconstruction, surface transport, ...
  • Growth- and decay: Epitaxy, nucleation, lattice mismatches, mechanical stress
  • Organic layers and nanostructures on surfaces: Directed stucturing of surfaces at nm-scale


Prerequisits:

Experimentalphysik IV (Condensed Matter)
 

Literature:

  • Intermolecular and Surface Forces, With Applications to Colloidal and Biological Systems, Jacob Israelachvili, Academic Press 1995 bzw. Elsevier 2008
  • "Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves" von P.-G. de Gennes, F. Brochard-Wyart und D. Quéré, Springer, New York, 2004
  • John A. Venables, Lecture notes on Surfaces and Thin Films
  • I. Markov, Crystal Growth for Beginners, World Scientific

 


Hadron Collider Physics

Lecturer: Dr. Christian Weiser
Time: 4 st., Di, Mi 10-12
Room: SR GMH
Start: 12.05.2020
ILIAS Link


Programme:

In this lecture Physics at Hadron Colliders is discussed. The focus lies on the discussion of recent physics measurements performed at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. They include experimental tests of the Standard Model, Higgs boson physics and searches for extensions of the Standard Model.

The programme consists of:
- Lectures (4h per week)
- Exercises / tutorials (2 h per week), including computer simulations and analysis of ATLAS physics events

Topics:

  • Accelerators
  • LHC detectors
  • Phenomenology of pp collisions
  • Structure functions, cross sections
  • Particle signatures in LHC experiments
  • Inelastic pp collisions
  • Production of jets, test of perturbative QCD
  • Physics of W and Z bosons
  • The top quark and its properties
  • Search for the Higgs boson, measurements of the properties of the new particle at 126 GeV
  • Search for supersymmetric particles
  • Search for other extensions of the Standard Model


Prerequisits:

Experimental Physics V (Nuclear and Particle Physics)
Particle Physics II (desirable)
 

Literature:

  • F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons, Wiley-Verlag;
  • D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Wiley-Verlag;
  • G. Kane, A. Price (Ed.), Perspectives on LHC Physics, World Scientific;
  • R.K. Ellis, W.J. Stirling und B.R. Webber, QCD and Collider Physics, Cambridge Univ. press;
  • D. Green, High PT Physics at Hadron Colliders, Cambridge Univ. press;
  • J.M. Campbell, J.W. Huston und W.J. Stirling, Hard interactions of quarks and gluons: a primer for LHC physics, Rep. Prog. Phys. 70 (2007) 89-193.

 


Astroparticle Physics

Lecturer: Prof. Dr. Marc Schumann, Dr. Sebastian Lindemann
Time: 4 st., Do, Fr 10-12
Room: SR I
Start: 14.05.2020
ILIAS Link


Programme: 

  • The standard model of particle physics
  • Conservation Rules and symmetries
  • The expanding universe
  • Matter, Radiation
  • Dark matter
  • Dark energy
  • Development of structure in the early universe
  • Particle physics in the stars
  • Nature and sources of high energy cosmic particles
  • Gamma ray and neutrino astronomy

 

Prerequisits:

Experimentalphysik V (Kern- und Teilchenphysik)
 

Literature:
tba

 


Physics of Clusters and Nanoparticles

Dozent: apl Prof. Dr. Bernd von Issendorff
Zeit: 4 st., Di, Mi 8-10
Ort: HS II
Beginn: 12.05.2020


Programme: 

Properties of matter strongly change on the nanoscale, often in quite surprising ways. Very small particles can show completely different optical, magnetic or chemical behavior than the corresponding bulk material. These sometimes spectacular effects can be used to get a deeper insight into the origin of many of such properties, but also have important technological implications, as they open the opportunity to tailor new materials.

In the lecture the whole bandwidth of current research on clusters and nanoparticles will be presented, with an emphasis on state-of-the art experimental methods. In the exercises cluster and nanoparticle related problems will be solved as well as newest publications read and discussed together.

Subjects of the lecture are:

  • General properties of small particles
  • Production of clusters and nanoparticles
  • Geometrical structures of small particles
  • Electronic structure and ultrafast dynamics of small particles
  • Optical properties of metallic and semiconducting nanoparticles
  • Magnetism of small particles
  • Thermodynamics of small systems: phase transitions
  • Exotic quantum phenomena in small particles: superfluidity and superconductivity

 

Prerequisits:

The knowledge of the foundations of quantum mechanics, atomic and molecular physics, as well as solid state physics is helpful. The lecture can serve to deepen or refresh this knowledge.

Literature:

There are not many textbooks about cluster physics.
An older one is: H.Haberland, Clusters of Atoms and Molecules I & II, Springer Series in Chemical Physics, 52 & 56

 


Trapping - Cooling - Quantum Control

Dozent: Prof. Dr. Tobias Schätz
Zeit: 4 + 2 st, Mi, Do 14-16
Ort: SR GMH
Beginn: 13.05.2020

Preliminary Programme:

There is a (in)famous quote from Erwin Schrödinger from the year 1952: “… it is fair to state that we are not experimenting with single particles any more than we can raise ichtosauria in the zoo.” The reason of his scepticism was not based on a lack of imagination, but on the insight of the consequences that such experiments would reveal. Today, we can build on decades of seminal work permitting to prove the statement wrong and to even allow increasing the size and complexity of atomic ensembles quantum by quantum.

To experimentally study and exploit quantum mechanics we benefit from isolating atoms and ions from the environment, cooling them close to the ground state of motion as well as controlling the electronic degrees of freedom on the level of individual quanta. This lecture is dedicated to derive the established tools required for ensembles of (charged) atoms. It aims to help gaining intuition for basic quantum dynamics and explaining how to create superposition states and entanglement in a deterministic way. The operations are illustrated in applications propelling quantum computation, simulation and quantum metrology (most accurate atomic clocks).

 

Prerequisits:

Experimental Physics IV (Atomic and Molecular Physics)
 

Literature:

tba 

 


Quantum Field Theory in Curved Spacetime

Dozent: PD Dr. Christian Steinwachs
Zeit: 2 st., Di 10-12
Ort: SR III
Beginn: 12.05.2020


Programme: 

  • Gravity, geometry and the spin-two field
  • Formal aspects of QFT
  • Gauge fixing and BRST formalism
  • Renormalization in curved spacetime
  • Heat-kernel techniques
  • Applications

 

Prerequisits:

 

Literature:

  • Dynamical Theory of Groups and Fields, Bryce S. DeWitt
  • Quantum Field Theory and Critical Phenomena, Jean Zinn-Justin
  • General-Relativity, Robert. M. Wald
  • The Quantum Theory of Fields Vol2, Steven Weinberg
  • Effective Action in Quantum Gravity, I.L. Buchbinder, S. Odintsov and L. Shapiro
  • Quantum Field Theory in Curved Spacetime, Leonard Parker and David Toms
  • The generalized Schwinger-DeWitt technique in gauge theories and quantum gravity, A.O. Barvinsky and G.A. Vilkovisky, Physics Reports 119, 1, (1985)
  • Heat kernel expansion: user's manual, Dimitri V. Vassilevich, Physics Reports 388, 279-360 (2003)
  • Heat Kernel Methods and its Applications, Ivan G. Avramidi

 


Biomolecular Simulations

Lecturer: Prof. Dr. Gerhard Stock, Dr. Steffen Wolf
Time: 4 + 2 st., Di, Do 10-12
Room: SR Westbau 2.OG
Start: 12.05.2020
Exercises (Computer Lab): 2 st., n.V.
Lecture link
 

Preliminary Program:

I. Biomolecules

  • Building blocks of life
  • Structure of proteins
  • Proteins in motion
  • Molecular Function
     

II. Classical and statistical mechanics

  • From quantum to classical mechanics
  • Statistical description and probability
  • Stochastic processes
  • Emergent complexity of dynamics
     

III. Computer simulations

  • What to calculate?
  • Monte-Carlo method
  • Molecular dynamics simulations
  • Sampling problem
  • The force field
  • Time-dependent phenomena
  • Analysis techniques
     

IV. Applications

  • The miracles of liquid water
  • Protein Folding
  • How do proteins recognize each other
  • Mutations and their consequences
  • Drugs at work

 

Literature:

  • I. Bahar, R. Jernigan, K. Dill: Protein Actions
  • H.J.C. Berendsen: Simulating the Physical World
  • D. Frenkel, B. Smit: Understanding Molecular Simulation

 

 


Quantum Magnetism in the Nano World

Dozent: Prof. Dr. Oliver Waldmann
Time: Mi, Fr 10-12
Room: Mi SR I, Fr HS II
Start: 13.05.2020
lecture link ILIAS

Programme:
Quantum magnetism in nanosized systems is at the forefront of modern physics because of the intriguing fundamental questions which have to be addressed and the relevance to future applications. Several experimental realizations of nanosized quantum spin systems have been exploited in the recent past, with molecular nanomagnets and artificially engineered spin structures being two most important ones. The topic also establishes excellent examples to study and understand better the basics and application of quantum mechanics, perfectly building on and enhancing previously acquired knowledge. In this lecture the basics of quantum magnetism in nanosized objects as well as current important research topics will be covered:

  • What is quantum magnetism and why it's hard to reach
  • Overview of conventional magnetism
  • Magnetism in atoms and ions
  • Ligand field theory, spin Hamiltonian
  • Spin clusters and magnetic interactions between spin centers
  • Experimental methods: Magnetisation, EPR, neutron scattering
  • Numerical methods: diagonalization of Hamiltonian matrices
  • Single-molecule magnets and quantum tunneling of the magnetisation
  • Many-body quantum phenomena in nanosized spin clusters
  • Quanteninformation applications

 

Prerequisits:

Experimental Physik, Quantum Mechanics
 

Literature:

  • D. Gatteschi, R. Sessoli, J. Villain, "Molecular Nanomagnets" (Oxfrod University Press)
  • H. Lueken, Magnetochemie (Teubner Studienbücher)
  • Jülich Spring School "Magnetism goes Nano" (available online for free at http://juser.fz-juelich.de/record/44347)
  • N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, "Solid State Physics" - google

 


Quantum Information Theory

Dozent: Prof. Dr. Andreas Buchleitner
Zeit: 4 + 2 st., Di 16-18, Do 12-14
Ort: Di HS I, Do HS II
Beginn: 12.05.2020
 

Program:

 

Prerequisits:

Quantum Mechanics
 

Literature:

 

 


Standard Model of Particle Physics

Dozent: Prof. Dr. Harald Ita
Zeit: Di, Mi 12-14
Ort: SR I
Übungen: Fr 14-16, SR I
Beginn: 12.05.2020
Lecture link


Programme:

We will attempt to start with a Feynman diagram particle picture for the semiclassical description of the Standard Model. Some of the main topics we will discuss are given below:

  • Special relativity and Lorentz transformations
  • Relativistic quantum mechanics
  • Maxwell field equations and Lagrangians
  • Interacting fields
  • Feynman rules
  • Quantum electrodynamics
  • Gauge theories
  • Higgs field and spontaneous symmetry breaking
  • Standard Model Lagrangian

 

Prerequisits:

 Electrodynamics, basics in Quantum Mechanics
 

Literature:

  • The Standard Model: A Primer, Cliff Burgess and Guy Moore
  • Phenomenology of Particle Physics by S.P. Martin
  • Quantum Field Theory and the Standard Model, Matthew D. Schwartz
  • Introduction to Quantum Field Theory, M.E. Peskin and D.V. Schroeder

 


Physics of Nano-Biosystems

Dozent: Prof. Dr. Thorsten Hugel (Inst. of Physical Chemistry), Dr. Thomas Pfohl
Zeit: 2 + 1 st., Do 8-10
Ort: SR I
Übungen: Do 13-14, SR I
Beginn: 14.05.2020


Programme: 

  • Fundamental forces in Nano-Biosystems (elastic, viscous, thermal, chemical, entropic, polymerization)
  • Concepts of equilibrium and non-equilibrium systems and measurements
  • Jarzynski equation
  • Linear and rotational molecular motors
  • Molecular details of muscle function
  • Optical and magnetic tweezers, AFM
  • Single molecule force spectroscopy
  • Single molecule fluorescence
  • Concepts of nanotribology and biolubrication

 

Prerequisits:

Basic knowledge of statistics and optics is helpful but not mandatory.

Literature:

  • Jonathon Howard: “Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton“ (2005)
  • Phil Nelson: "Biological Physics: Energy, Information, Life" (2003)
  • Rob Philips, Jane Kondev, Julie Theriot, Hernan Garcia: "Physical Biology of the Cell" (2012)
  • Recent journal publications

 


Laser-based Spectroscopy and Analytical Methods

Dozent: PD Dr. Frank Kühnemann (Fraunhofer IPM)
Zeit: 2 + 1 st., Di 14-17
Ort: SR I
Beginn: 12.05.2020


Programme: 

Lasers did become a powerful tool for measurement applications in areas like industry, medicine, or environment. The current course focuses on the use of tuneable lasers to interrogate the spectral “fingerprints” of gases, liquids and solids for analytical purposes. Typical examples are air quality monitoring or process control in industry.

The lecture block in the first half of the course will give a comprehensive introduction into the following topics

  • Infrared molecular spectra
  • Tuneable lasers
  • Spectroscopic techniques (absorption, photoacoustic spectroscopy, cavity-based methods)
  • Background signals, noise and detection limits
     

The seminar talks in the second block will focus on the application of differ-ent spectroscopic methods for analytical tasks. At the start of the course, students will choose from a list of provided topics to prepare a talk and a short written summary. The preparation will be supported by topical literature and discussion sessions with the course staff. Duration of the talks will be appr. 30 minutes, followed by a discussion of content and presentation style.

Prerequisits:

Advanced Optics and Lasers (recommended)

Literature:

 


Physical Processes of Self-Assembly and Pattern Formation

Dozent: Prof. Dr. Günter Reiter
Zeit: 3 + 2 st, Do 10-11, Fr 10-12
Ort: SR GMH
Übungen: Mi 10-12, Hochhaus Seminarraum 3.OG
Beginn: 14.05.2020
Lecture link


Programme:

Goal:
Questions about how organization and order in various systems arises have been raised since ancient times. Self‐assembling processes are common throughout nature and technology. The ability of molecules and objects to self‐assemble into supra‐molecular arrangements is an important issue in nanotechnology. The limited number of forms and shapes we identify in the objects around us represent only a small sub-set of those theoretically possible. So why don't we see more variety? To be able answering such a question we have to learn more about the physical processes responsible for self-organization and self-assembly.

Preliminary program:
"Physical laws for making compromises"
Self‐assembly is governed by (intermolecular) interactions between pre‐existing parts or disordered components of a system. The final (desired) structure is 'encoded' in the shape and properties of the basic building blocks. In this course, we will discuss general rules about growth and evolution of structures and patterns as well as methods that predict changes in organization due to changes made to the underlying components and/or the environment.

Students will learn how structural organization, i.e., the increase in internal order of a system, can lead to regular patterns on scales ranging from molecular to the macroscopic sizes. They will understand the physics of how molecules or objects put themselves together without guidance or management from an outside source.

 

Previous knowledge:

Experimentalphysik IV (Condensed Matter)

 

Literature:

  • Yoon S. LEE, Self-Assembly and Nanotechnology: A Force Balance Approach, Wiley 2008
  • Robert KELSALL, Ian W. HAMLEY, Mark GEOGHEGAN, Nanoscale Science and Technology, Wiley, 2005
  • Richard A.L. JONES, Soft Machines: Nanotechnology and Life, Oxford University Press, USA 2008
  • Philip BALL, Shapes, Flow, Branches. Nature's Patterns: A Tapestry in Three Parts, Oxford University Press, USA
  • J.N. ISRAELACHVILI, Intermolecular and Surface Forces, Third Edition, Elsevier, 2011

 


Nano-Photonik – Optische Manipulation und Partikeldynamik

Dozent: Prof. Dr. Alexander Rohrbach, Dr. Felix Jünger
Zeit: 3 st., Di 13-16
Ort: SR II
Beginn: 13.05.2020

Programm:

Sie meinen Grundlagenforschung und angewandte Forschung lassen sich nicht gut vereinbaren? Sie glauben zwar, dass wenn man einen Laserpointer auf einen Kaffeetropfen richtet, die Physik darin unendlich komplex ist, aber dies zu erklären zu nichts gut ist? Sie wollen komplexe Physik von Techniken lernen, die von gesellschaftlichen Nutzen? Dann könnte diese Vorlesung für Sie interessant sein.

Sie lernen in dieser Vorlesung

  • Einführung
  • Licht – Informationsträger und Aktor
  • Mikroskopie und Lichtfokussierung
  • Streuung von Licht an Partikeln
  • Optische Kräfte
  • Bewegungsverfolgung jenseits des Unschärfebereichs
  • Brownsche Bewegung und Kalibrierungstechniken
  • Photonische Kraftmikroskopie
  • Anwendungen in der Biophysik und Medizin
  • Time-Multiplexing und holographisch optische Fallen
  • Anwendungen in der Mikro- und Nanotechnologie

 


Theoretical Astrophysics: Stellar Structure and Pulsations

Dozent: PD Dr. Markus Roth
Zeit: 2 + 1 st., Mi 16-18
Ort: SR I
Beginn: 13.05.2020
ILIAS link


Programme:

Screencasts of the lectures will be available for the students. Please contact Mr Roth for further details.
 

1. Stellar Structure and Evolution

  • Stellar Structure Equations
  • Physics of gas and radiation in stellar interiors
  • Nuclear processes
  • Stellar Models
  • Stellar evolution and life-cycle
  • Supernova, Neutron Stars, Black Holes
     

2. Stellar Pulsations

  • Observations of stellar pulsations
  • Linear adibatic oscillations
  • Magneto-hydrodynamics
  • MHD-Waves (Alfven-waves, slow and fast MHD waves)
  • Helioseismology
  • Asteroseismology

 

Prerequisits:

Introductory knowledge on astronomy and astrophysics
 

Literature:

  • Aerts C. et al., "Asteroseismology", Springer Verlag
  • Prialnik D., "Stellar Structure and Evolution", Cambridge University Press
  • Spruit, H., "Essential magnetohydrodynamics for astrophysics", Lecture Notes

  


Quantum Transport

Dozent: PD Dr. Michael Walter
Zeit: Fr 14-16
Ort: SR II
Beginn: 15.05.2020
Übung: 14-tägig, 2-st, online

Programme:

Transport properties are highly relevant for many technological applications like electronics (transport of electrons) or solar cells (separation of positive and negative charge carriers generated by light). In contrast to classical flow or diffusion, quantum properties -- such as the wave nature of a quantum particle, tunneling or the quantization of energy levels -- become relevant on microscopic scales and make quantum transport different from classical transport governed by Newton's equations.

In this lecture, I will present an explicit description of an electronic device at the atomic scale, with the aim to arrive at a single molecule transistor, which is very likely to be the basis of future electronics. The system is completely characterized and the energy levels of contacts and the isolated molecule are known. We develop the formalism to describe the conductance of such a device during the course.

Preliminary Program:

  1. Atomistic view of conductance (energy levels, quantum of conductance)
  2. Basis functions and band structure (basis functions, tight-binding, subbands)
  3. Hopping, Marcus description
  4. Density matrix, Green function, spectral functions
  5. Open systems (level broadening, lifetime)
  6. Coherent transport (transmission, Landau-Büttiker formalism)
  7. Non-coherent transport and Ohm's law

 

Prerequisits:

Theoretical Physics III (Quantum mechanics)
 

Literature:

  • S. Datta, Quantum Transport: Atom to Transistor (Cambridge University Press, Cambridge, England, 2005).

 


Computational Neuroscience: Models of Neurons and Networks

Dozent: Prof. Dr. Stefan Rotter, Prof. Dr. Carsten Mehring
Zeit: 4 st, Di, Fr 14-16
Ort: Bernstein Center Freiburg, Lecture Hall (Hansastrasse 9a, 79104 Freiburg)
Beginn: 
Registration for this course by email to mscneuro@uni-freiburg.de


Programme:

Mathematical concepts and methods:

  • Basic probability and statistics
  • Linear and nonlinear dynamical systems
  • Phase plane methods
  • Continuous stochastic processes and point processes
  • Graphs and networks, random graphs

 

Models of biological neurons and networks:

  • Hodgkin-Huxley theory of the action potential
  • Stochastic theory of ionic channels
  • Synaptic integration and spike generation
  • Dynamics of spiking networks and population dynamics
  • Primary visual cortex and processing of visual information
  • Models of plasticity, growth and maturation

 

Models of biological learning and control:

  • Reinforcement learning
  • Adaptive Control
  • Bayesian learning
  • Structure learning

 

Literature:

A bibliography and web-links to complementary reading for each course day will be provided along with the slides of the lecture.

 


Simulation of Biological Neuronal Networks

Dozent: Prof. Dr. Stefan Rotter, Prof. Dr. Abigail Morrison
Zeit: 2 st, Block, 1 week (date will be announced)
Ort: Bernstein Center Freiburg, Lecture Hall (Hansastrasse 9a, 79104 Freiburg)
Beginn: t.b.a.
Registration for this course by email to mscneuro@uni-freiburg.de


Programme:

This course covers the fundamentals of simulating networks of single-compartment spiking neuron models. We start from the concepts of a point neuron and then introduce more complex topics such as phenomenological models of synaptic plasticity, connectivity patterns and network dynamics.

 

Literature:

See http://www.nest-initiative.org/ for some general information and an online tutorial on the BNN simulator NEST.

 


Astronomisches Praktikum

Dozent: Prof. Dr. Markus Roth, Dr. Rolf Schlichenmaier
Zeit: 4 st., Kompaktkurs Ende Juli / Anfang August
Vorbesprechung: XX.05.2020, 12:00 Uhr, SR I, Hochhaus
Bei Interesse bitte eine kurze Anmeldung bis 18.04.2020 per e-mail  an mroth@leibniz-kis.de
Termin: n.V.
Ort: Schauinsland-Observatorium des KIS
Maximale Teilnehmerzahl: 5
Veranstaltungs link

Programm:

Das Astronomische Praktikum findet als Kompaktkurs statt, zu Beginn der vorlesungsfreien Zeit. Alle Versuche werden im Observation Schauinsland des KIS durchgeführt.
Das Programm umfasst

  • Bestimmung der Magnetfeldstärke in Sonnenflecken
  • Messung der Sonnenrotationsgeschwindigkeit
  • Bildrekonstruktionsverfahren
  • Photometrie von Sternhaufen
  • Einführung in die digitale Datenverarbeitung

 

Die Anleitungen sind auf der Vorlesungsseite des KIS abrufbar.
 

Vorkenntnisse:

Vorlesung "Einführung in die Astrophysik"
 

Einführende Literatur:

Unsöld & Baschek: Der neue Kosmos

 


Term Paper: The Majorana Papers

Lecturer: Prof. Dr. Andreas Buchleitner, Dr. Edoardo Carnio
Time: 2 st, Do 16-18
Room: HS I and online

Programme:

In this seminar we will dive in the scientific legacy of Ettore Majorana, one of the most prominent scientists of the XX century, famous for the brilliance of his scientific contribution, as much as for his disappearance at the age of 31 under mysterious circumstances. Beyond the acquisition of their specific content, we want to set the works in their scientific and historical context (the years 1928-37), and retrace their impact on present day research throughout the past nine decades. All articles will be available in English; access to the manuscripts in their original language (9 in Italian, 1 in German), while not necessary, will provide an enriching complement.

Reference: “Ettore Majorana Scientific Papers”, edited by G. F. Bassani, Springer (2006).

 


Term Paper: Introduction to String Theory

Lecturer: Prof. Dr. Katrin Wendland, Dr. Mara Ungureanu, Prof. Dr. Jochum van der Bij
Time: 2 st, Mo 14-16
Room: im Wechsel im SR 125, Ernst-Zermelo-Str. 1, und im SR II (Physik Hochhaus)
Link

Programme:

String theory is one of the possible proposals for a description of quantum gravity, containing also possible other interactions. It deals with fundamental questions in relativity, like black holes, the nature of spacetime singularities, and maybe the history of the universe.

String theory has also fostered a fascinating interplay between mathematics and physics, such as in the study of Mirror Symmetry or in the stringy explanations for highly non-trivial mathematical facts such as Monstrous Moonshine or the ADE classification of singularities.

Due to its breadth and rapid development, string theory literature may appear intractable to the beginner. The aim of this seminar is to provide students with enough background in order to be able to tackle modern research. We shall do this via selected topics that lie at the foundation of string theory, and which include the classical bosonic string action, critical dimension, no-ghost theorems, and covariant quantization.

 


Term Paper: Ultrashort femtosecond laser pulses: theory and applications

Lecturer: Dr. Hamed Ahmadi, Dr. Dominik Ertel, Dr. Praveen Maroju Kumar, Prof. Dr. Giuseppe Sansone
Time: 2 st,
Room: online

In this seminar, we will discuss different aspects of femtosecond laser pulses, the key element in photonic applications. Starting with their generation techniques, we come to elementary aspects in nonlinear optics as well as in ultrafast spectroscopy. Applications of femtosecond laser technology in medicine or in industrial material processing will complete our seminar.

The list of topics includes:

  1. Generation of femtosecond pulses: Mode Locking Technique
  2. Amplification of femtosecond pulses: Chirped Pulse Amplification
  3. Optical Parametric Amplifiers
  4. Nonlinear pulse compression
  5. Carrier-envelope phase and its stabilization
  6. Temporal characterization of femtosecond pulses
  7. High-precision spectroscopy and frequency combs
  8. Application of femtosecond lasers in medicine
  9. Femtosecond micromachining

 

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