Lehrinhalte
In den Demonstrationsübungen (Demo II) präsentiert jeder Teilnehmende zu zwei Themen je eine Unterrichtsreihe mit Experimenten, die im Vorfeld geplant und aufgebaut werden. Der Schwerpunkt liegt somit auf den unterschiedlichen Möglichkeiten, Demonstrationsexperimente in den Unterricht einzubinden und sie dort zu präsentieren. Zu jeder Unterrichtsreihe wird zudem eine schriftliche Ausarbeitung mit der Dokumentation der Experimente erstellt.
In diesem Rahmen sollen Planung, Aufbau und Präsentation von Demonstrationsexperimenten vermittelt und geübt werden. Zudem wird auf eine fachlich und didaktisch sinnvolle Verknüpfung einzelner Demonstrationsexperimente zu einer Unterrichtsreihe Wert gelegt.

Literatur
Literatur für die in den Unterrichtsreihen erforderlichen Freihandversuche, qualitative und quantitative Experimente gibt es im Lernzentrum (SZP) im Demo-Regal.

Voraussetzungen
Das Demo II (Lehrübungen) kann nur nach erfolgreicher Durchführung des Demo I (Gerätepraktikum) durchgeführt werden.

Erwartete Teilnehmerzahl
Das Demonstrationspraktikum II ist fest mit dem Demonstrationspraktikum I in der unmittelbar vorangegangenen vorlesungsfreien Zeit verknüpft.
Die Teilnehmenden des Demonstrationspraktikums II sind somit in der Regel bereits durch das vorangegangende Demonstrationspraktikum I festgelegt.

Weitere Informationen
Im Folgenden erhalten Sie einen kurzen Überblick darüber, welche terminlichen und anderweitigen Anforderungen das Demonstrationspraktikum an Sie stellt.

[u]Termine[/u]
Jeden Donnerstag im Semester finden von 13:30 Uhr bis 17:00 Uhr Termine mit der gesamten Seminargruppe statt. In der Regel findet hier die Präsentation einer oder zweier Unterrichtsreihen durch ein oder zwei Teilnehmende statt. Übrige Termine werden mit der Vorstellung weiterer schulrelevanter Experimente gefüllt. Diese Treffen zählen als Pflichttermin.
Hinzu kommen für alle Studierenden individuelle Termine (donnerstags/freitags morgens), die mit den Präsentationen zusammenhängen (siehe folgende Beschreibung).

[u]Details zu den individuellen Präsentationen[/u]
Jeder Studierende muss zwei Präsentationen halten und bestehen. Eine Präsentation beinhaltet das Vorstellen einer Versuchsreihe aus etwa fünf durchzuführenden Versuchen zu einem Thema aus der Schulphysik.
Bei der ersten Präsentation wird das Thema zugeteilt, bei der zweiten ist es frei wählbar. Eine nicht bestandene Präsentation kann durch eine bestandene dritte Präsentation ausgeglichen werden. Zwei nicht bestandene Präsentationen führen zur Wiederholung des Demonstrationspraktikum (I&II).

Der vollständige Präsentationszyklus besteht aus:
[list=1]
[*]Einreichen des Konzeptpapiers per Mail (in der Regel drei Tage vor der Konzeptpapierbesprechung)
[*]Besprechung des Konzeptpapiers mit den Betreuern (in der Regel freitags, 10:00 Uhr bis 12:00 Uhr)
[*]Aufbau der Versuche (in der Regel freitags, 8:00 Uhr bis 12:00 Uhr)
[*]letze Vorbereitungen unmittelbar vor der Präsentation (donnerstags, 10:00 Uhr bis 12:30 Uhr)
[*]Präsentation (donnerstags, 13:30 Uhr bis 17:00 Uhr, vor der Seminargruppe, evtl. vor Schulklassen)
[*]Abgabe einer Ausarbeitung (drei Wochen nach dem Präsentationstermin)
[*]Eventuelle Korrekturen der Ausarbeitung (maximal 2x, je 21 Tage nach Korrekturrückgabe)
[/list]
Eventuelle Abweichungen (insbesondere zu Semesterbeginn) sind dem genauen Terminplan in Moodle zu entnehmen!

Zusätzliche Informationen
Der Moodle-Kurs enthält organisatorische und allgemeine Hinweise zum Demonstrationspraktikum II sowie den detaillierten und individualsierten Terminplan. Sie erhalten am Ende des erfolgreich absolvierten Demonstrationspraktikums I darauf Zugriff.

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Semester: Inverno 2019/20
Lehrinhalte
Topics:
- standard model of particle physics
- accelerators and detectors
- basic introduction to quantum field theory
- hadrons and static quark model
- QCD and parton model
- weak interaction and electroweak unificitation
- Higgs mechanism
- discrete symmetries
- neutrinos
- astro particle physics
- extensions of the standard model

Literature
- script (in German) will be supplied
- list of textbooks will be distributed in the lecture

Voraussetzungen
- Physik I-VI (Bachelor course in experimental physics)
- theo. Physik I-III (Bachelor course in theoretical physics: mechanics, electrodynamics, quantum mechanics)

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Semester: Inverno 2019/20
Lehrinhalte
What is the radius of a proton? Are the magic numbers universal or do they change towards the drip lines? Does Quantum Electrodynamics (QED) work correct in the strongest electromagnetic fields available in the laboratory? What are the properties of antiprotons? Why is there more matter than antimatter in the universe? These are some of the pressing questions of modern physics, for which answers might arise from laser spectroscopic experiments. On the search for "physics beyond the standard model" these approaches are based on higher accuracy rather than higher and higher energies. Like a forensic scientist, looking for traces at a site of crime, laser spectroscopy is used to search for tiny indications of new particles or forces, which do not exist in the standard model. Moreover, it is used to study size and properties of exotic atomic nuclei that exist for only a few ms and is invaluable as a preparatory tool to prepare ions and atoms with specific properties in many experiments on nuclear and particle physics. If you want to learn more about the "Why?" and "How?", this lecture is just right for you.

You will learn about the background of the experiments in atomic, nuclear and particle physics, the laser spectroscopic techniques that are used, as well as the methods to produce and prepare the exotic particles that are used in most of the the experiments that are to be discussed. Exotic means systems with short-lived components like myons, pions or radioactive nuclei but also stable systems that do not decay but do not exist under usual conditions, like antihydrogen or highly charged ions as for example Bi82 . Often it is required to store these particles to have sufficient time for their investigation, or to cool them down to achieve the required accuracy. Hence, cooling and storage techniques are also an important part of the lecture.

Instead of excercices, we will run a Journal Club, i.e., you will read an research article and the content will be presented and discussed. Laboratory tours at TU Darmstadt and GSI will be included to give you an idea of the actual setup of such experiments.

Content:

1. SPECTROSCOPY OF HYDROGEN-LIKE SYSTEMS
1.1   Spectroscopy of Hydrogen and Deuterium
1.2   The Proton-Size Puzzle: Laser Spectroscopy on Myonic Hydrogen
1.3   Spectroscopy of Positronium
1.4   Spectroscopy of Antihydrogen
1.5   Spectroscopy of Highly Charged Ions at Storage Rings and in Traps

2. SPECTROSCOPY OF RADIOACTIVE NUCLEI
2.1 Isotope Shift and Hyperfine Structure
2.2 Production of Radioactive Isotopes
2.3 Collinear Laser Spectroscopy and its Applications
2.4 Optical Pumping and ß-NMR (Nuclear Magnetic Resonance)
2.5 Resonance Ionization: Precission and Efficiencyz
2.6 Laser Spectroscopy in Atom Traps
2.7 Laser Spectroscopy in Ion Traps

3. WEAK INTERACTIONS AND DISCRETE SYMMETRIES
3.1   Basics of the Weak Interaction
3.2   Beta-Neutrino Correlations
3.3   Parity Violation in Atoms
3.4   CP-Violation: Searching for Permanent Electric Dipole Moments

4. TEST OF SPECIAL RELATIVITY


 

Voraussetzungen
Participants should have basic knowledge on atomic and nuclear physics on the level of the corresponding Bachelor courses.

Zusätzliche Informationen
On demand, the lecture can be given in english.

Semester: Inverno 2019/20
Lehrinhalte
The course will provide the basics of experimental physics:

- Classical mechanics: statics and dynamics
- Thermodynamics: gases, liquids and solids
- Waves and acoustics
- Electrodynamics
- Light and optics
- Structure of matter: quantum physics, atoms, molecules and nuclei

The topics will be illustrated with biology-relevant examples.

Literatur
Any textbook of a basic experimental physics course can be used.

For English readers
[list]
[*]Davidovits: Physics in Biology and Medicine
[/list]
can be recommended as companion for this lecture.

Voraussetzungen
Basic knowledge of mathematics desirable ...

Further Grading Information
moodle page of lecture

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Semester: Inverno 2019/20
Lehrinhalte
[list]
[*]Introduction (physical quantities, measurements)
[*]Electromagnetic fields and waves (fields, matter in fields, time-dependent fields, em radiation)
[*]Optics (light, images, wave optics)
[*]Quantum physics (matter and light quanta, quantum optics, particle-wave duality, nuclear physics)
[/list]

 

Literatur
The main reference for the class is

E. Hering, R. Martin, M. Stohrer, 
[b]Physik für Ingenieure 
Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg, 12th edition [/b]

Among many other textbooks covering fundamental physics, the are ample examples in English.  We will give references to the German translations of the following books that are also available in the English original:
[list]
[*]Giancoli: Physics for Scientists and Engineers (Prentice-Hall)
[*]Halliday, Resnick, Walker: Fundamentals for Physics (Wiley)
[*]Tipler, Mosca: Physics for Scientists and Engineers (Freeman)
[/list]

Voraussetzungen
Competences acquired during the first year of studies.
Course material as well as lectures and tutorial sessions will be in German.
 

Erwartete Teilnehmerzahl
about 400
 

Further Grading Information
For a successful participation, a wrap-up of the lectures using additional literature and an active participation in the tutorials is suggested. Additional material and comprehension question are provided via the e-learning platform Moodle.

For in-class quizzes and problems, we will use the on-line voting system [b]PINGO [/b]([url=https://pingo.upb.de/]link to PINGO homepage here[/url]).  Please bring your [i]smart phone[/i], a [i]tablet computer[/i], or a [i]laptop[/i].

[i]Exam[/i]

Passing the written two-hour exam is required for passing the course.  Tentative exam date: Thu March 21, 2019, 1-3 p.m.

[i]Grade-point bonus[/i]

Successful submission of [i]preparatory[/i] homework problems qualify for a bonus up to 0.4 grade points.  Homework and submission of questions does not replace passing the written exam.

Official Course Description
[url=https://www.maschinenbau.tu-darmstadt.de/media/maschinenbau/dokumente_2/studieren_1/neue_pruefungsordnungen_3__0_2014/Modulhandbuch_Bachelor_MPE_18_07_10.pdf]cf. course description (web page of the mech. engineering department)[/url]

Zusätzliche Informationen
Weekly problem tutorials are offered.  Homework has to be submitted until  next week's lecture  (details in the tutorials).  Homework falls in two categories: home problems repeating last week's contents.  Remaining problems will be discussed in the weekly tutorial sessions.  Problems (and later also solutions) will be published in moodle. 

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Semester: Inverno 2019/20
Literatur
The lecture relates to the textbook
[i]E. Hering, R. Martin, M. Stohrer,
Physik für Ingenieure
Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg, (11. ed.)[/i]

An electronic version of this book (in German) is available free of charge from within TU Darmstadt's internet access points via the Universitäts- und Landesbibliothek.
Beyond this book there are numerous other textbooks on introductory physics.  Among those in English language are:
[list]
[*]Giancoli: Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics
[*]Halliday, Resnick: Fundamentals of Physics
[*]Tipler: Physics
[/list]
In addition, material (in German) will be provided.

Erwartete Teilnehmerzahl
240

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Semester: Inverno 2019/20
Lehrinhalte
1. Concepts and Tools of Nuclear and Particle Physics 
2. Global Properties of Atomic Nuclei 
3. Radioactive Decay and Nuclear Reactions 
4. Nuclear Structure and Nuclear Structure Models 
5. Constituents of Nuclei and "Elementary" Particles

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Semester: Inverno 2019/20