Astroteilchenphysik I
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- Sofia Steinmann
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1 Guido Drexlin, Institut für Experimentelle Kernphysik Astroteilchenphysik I WS 2013/14 G. Drexlin (EKP) KIT University of the State of Baden-Württemberg and National Research Center of the Helmholtz Association
2 Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos c 0 Teilchenphysik c 0 Kosmologie Astroteilchenphysik Astrophysik G. Drexlin VL01
3 Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von den Quarks zum Kosmos m m 3 Quarks in einem Proton Galaxien im Kosmos G. Drexlin VL01
4 Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von Neutralinos zur Dunklen Materie Teilchentheorie Astronomie SUSY-Neutralino Dunkle Materie im Kosmos G. Drexlin VL01
5 Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von der Neutrino-Masse zu Kernkollaps-SNae Experimentelle Techniken Astrophysik Neutrino-Messenger Supernova-Explosionen G. Drexlin VL01
6 Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von Cosmic Rays zu SNR s Luftschauerpropagation Kosmische Beschleuniger G. Drexlin VL01
7 Astroteilchenphysik Querverbindungen - I SNIIa SNIae & dunkle Energie, SNae & CR s Pulsar CR SNR WD SNIa G. Drexlin VL01
8 Astroteilchenphysik Querverbindungen II WIMPs c Indirekte Suche nach Dunkler Materie: WIMP Annihilation im galaktischen Zentrum & Gammas aus SNR s c galaktisches Zentrum SNR IACT G. Drexlin VL01
9 Astroteilchenphysik Querverbindungen III Universum Galaxis Kern Atom Quarks G. Drexlin VL01
10 Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Kosmische Strahlung: - welches sind die Quellen & wie propagiert sie? - welche Mechanismen beschleunigen sie? Kern Gamma Ray Burst Atom SN Shockfront Quarks G. Drexlin VL01
11 Astroteilchenphysik Methoden Universum Galaxis Kosmische Strahlung: - Luftschauer- Experimente - Gamma- Teleskope - Neutrino- Teleskope - Satelliten- Experimente G. Drexlin VL01
12 Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Neutrino- Eigenschaften Kern Atom Quarks G. Drexlin VL01
13 Astroteilchenphysik Methoden Universum Galaxis Neutrino- Eigenschaften - ß-Zerfalls- Experimente - 0nßß-Zerfalls- Experimente - n-oszillations- Experimente Kern Atom Quarks G. Drexlin VL01
14 Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Dunkle Materie: - woraus besteht die nicht-baryonische Materie? - wie wurde sie erzeugt, wie wechselwirkt sie, kann man sie im Labor erzeugen? Kern Atom Quarks G. Drexlin VL01
15 Astroteilchenphysik Methoden c 0 Universum Galaxis c 0 Dunkle Materie: - direkte Nachweis- Experimente (Streuung) - indirekte Nachweis- Experimente (Annihilation) - LHC- Experimente Kern Atom Quarks G. Drexlin VL01
16 Kann ich auch mal ins Ausland? Astroteilchenphysik: ein internationales Umfeld EW-III CMS, AMS-02 KATRIN KATRIN AUGER Unterstützung durch G. Drexlin VL01
17 Vorlesung Astroteilchenphysik I Struktur 8 ECTS Vorlesung: - 15 Vorlesungen im WS 2013/14-2 SWS = 4 ECTS Punkte 4 ECTS WS2013/14 Übungen Kosmologie 1 SWS Übungsblätter - 2h alle zwei Wochen 2 ECTS - Termin: Mi. 14:00-15:30 (ab ) - Ort: kleiner HS B - Leitung: Nancy Wandkowsky (@kit.edu) - Kriterien: a) Anwesenheit b) Teilaufgaben vorrechnen - Aufgaben: Verteiler: atp-vorlesung-drexlin@lists.kit.edu KIT Listservers zum Anmelden: G. Drexlin VL01
18 Vorlesung Astroteilchenphysik I Struktur 8 ECTS Blockübungen (in vorlesungsfreier Zeit) - Ort: SR am Campus Nord - 1 SWS = 2 ECTS Punkte 2 ECTS WS2013/ G. Drexlin VL01
19 Astroteilchenphysik I, II & Kosmologie Kosmologie 6 ECTS WS2013/14 Big Bang, kosmologische Modelle, Entwicklung des Universums Astroteilchenphysik I WS2013/14 Einführung & Grundlagen, Experimentelle Methoden, Dunkles Universum Kosm. Strahlung WS2013/14 galaktisch/extragalaktisch, Nachweis, Quellen 6 ECTS 8 ECTS 6 ECTS ATP II : Teilchen & Sterne SS2014 Neutrinos, Stellare Endphasen, Multi-Messenger-Methoden Gammastrahlung SS2014 galaktisch/extragalaktisch, Nachweis, Quellen 6 ECTS 6 ECTS G. Drexlin VL01
20 Masterstudium & ATP Welche Fächerkombination? Vertiefungsfach (VF) 20 ECTS - mündliche Prüfung ~ min. - modulübergreifende Themen, Stoff über alle gewählten Fächer Ergänzungsfach (EF) 14 ECTS - mündliche Prüfung ~ min. - modulübergreifende Themen, Stoff über die gewählten Fächer G. Drexlin VL01
21 Masterstudium & ATP Welche Fächerkombination? die Vorlesungen ATP I, II können auch kombiniert werden mit - Kosmologie - Messmethoden & Techniken der Experimentalphysik - Beschleunigerphysik - Elektronik - Datenanalyse - Detektoren G. Drexlin VL01
22 Was kann ich bei ATP im Master lernen? Moderne MC-Methoden Moderne Detektoren Moderne Technologien G. Drexlin VL01
23 Astroteilchenphysik Word Cloud G. Drexlin VL01
24 Astroteilchenphysik I : Gliederung 1. Einführung 1.1 Teilchenstrahlung aus dem Universum 1.2 Teilchenstrahlung aus dem Labor 2. Experimentelle Methoden 2.1 Multi-Messenger-Methoden Luftschauer-Experimente Gamma-Teleskope Neutrino-Teleskope 2.2 Suche nach seltenen Ereignissen Untergrundprozesse Abschirm-Methoden Zerfallsketten G. Drexlin VL01
25 Astroteilchenphysik I : Gliederung 3. Dunkles Universum 3.1 Einführung 3.2 WIMP-Kandidaten 3.3 Neutralino-Suche am LHC 3.4 indirekte Nachweismethoden Gammas und Positronen Neutrinos 3.5 direkte Nachweismethoden Reaktionskinematik kryogene Bolometer Flüssig-Edelgas-Detektoren 3.6 Axionen 3.7 Dunkle Energie experimentelle Ansätze G. Drexlin VL01
26 Astroteilchenphysik II : Gliederung 4. Neutrinos 4.1 Einführung: Historie & Grundlagen, n Quellen 4.2 n-oszillationen: Übersicht 4.3 solare & atmosphärische Neutrinos 4.4 Beschleuniger- und Reaktor-Neutrinos 4.5 Neutrinomassen: ß-Zerfallskinematik & Suche nach dem 0nßß 5. Stellare Evolution 5.1 Entstehung & Entwicklung von Sternen 5.2 Weiße Zwerge & SNIae 5.3 SNIIae: Mechanismus, Neutronensterne & Pulsare 5.4 Supernova-Neutrinos 6. Gravitationswellen 6.1 astrophysikalische Quellen 6.2 Nachweis von Gravitationswellen: Laser-Interferometer G. Drexlin VL01
27 Astroteilchenphysik Literatur (D) H.V. Klapdor, K. Zuber Claus Grupen Peter Schneider A. Unsöld, B. Baschek Teilchenastrophysik Astroteilchenphysik Extragalaktische Astronomie Der neue Kosmos Teubner Verlag (1997) Springer Verlag (2000) und Kosmologie Springer Verlag (2007) Überblick über Status & Das Universum im Licht Springer Verlag (2007) 7. Auflage, Einführung in offene Probleme der der kosmischen Strahlung Galaxien, Galaxienhaufen, klassische Astronomie & Teilchenastrophysik Beschleunigung, primäre Kosmologie, Universum bei Astrophysik, Kosmologie dt. Originalausgabe & sekund. kosm. Strahlung hoher Rotverschiebung (neue Auflage in 9/2014!) G. Drexlin VL01
28 Astroteilchenphysik Literatur (GB) Donald H. Perkins L. Bergström, A. Goobar Claus Grupen H.V. Klapdor, K. Zuber Particle Astrophysics Cosmology & Particle Astroparticle Physics particle astrophysics Oxford (2009), 2 nd Ed., 360 S. Astrophysics Springer Springer Verlag (2005) IoP Publishing (1997) Quarks & Leptons, expand. 2 nd Ed, (2004), 364 S. The Universe in the engl. Übersetzung der Universe, conservation rules advanced undergraduate light of cosmic rays dt. Originalausgabe, for dark matter, dark energy, level, technical appendices engl. Übersetzung der junior postgraduates & particles and the cosmos basic facts of the universe dt. Originalausgabe cosmology researchers G. Drexlin VL01
29 Astroteilchenphysik in Deutschland Astroteilchenphysik im Fokus G. Drexlin VL01
30 Astroteilchenphysik weltweit - Fachartikel de.arxiv.org ATP-preprints in: astro-ph (Astrophysik) hep-ex, nucl-ex (Experiment) hep-ph (Phänomenologie) G. Drexlin VL01
31 1. Einführung Teilchenstrahlung aus dem Universum und dem Labor Gammas Neutrinos Cosmic Rays Gravitationswellen G. Drexlin VL01
32 1.1 Teilchenstrahlung aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Geladene kosmische Strahlung - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) großflächige Luftschauer-Arrays G. Drexlin VL01
33 Hochenergie-Gammas aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Gamma-Strahlung im GeV-TeV Bereich - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) Cherenkov- Teleskope G. Drexlin VL01
34 Hochenergie-Neutrinos aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Neutrino-Strahlung im PeV Bereich - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) Neutrino- Teleskope G. Drexlin VL01
35 Hochenergie-Messenger-Methoden Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Multi-Messenger-Methoden: Messung von Quellen mit allen Teilchenarten - Gammas - Neutrinos - geladene Teilchen G. Drexlin VL01
36 Hochenergie-Messengers Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Multi-Messenger G. Drexlin VL01
37 Hochenergie-Messengers aus DMA Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Messengers (g s, n s, e + ) von WIMP-Annihilation im GeV-TeV Bereich - Quellen: Annihilation im galaktischen Zentrum, Sonneninnern, Zwerggalaxien Gamma- Teleskop im All G. Drexlin VL01
38 Gravitationswellen aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Gravitationswellen im Frequenzbereich Hz - Quellen: Binärsysteme, Supernovae, Verschmelzung kompakter Objekte Laser- Interferometer G. Drexlin VL01
39 kev/mev-neutrinos aus der Erde Teilchenstrahlung (nicht-thermisch) aus der Erde ß-Zerfälle instabiler Kerne - Neutrino-Quellen: Erdkruste Erdmantel Erdkern 100 t Szintillator Mantel Kern PMTs Untergrundlabore G. Drexlin VL01
40 GeV-PeV-Neutrinos aus der Atmosphäre Teilchenstrahlung (nicht-thermisch) aus der Atmosphäre Zerfälle instabiler Pionen und Myonen - Neutrino-Quellen: dünne Schicht in oberer Atmosphäre CCreaction µ G. Drexlin VL01
41 Dunkelmaterie-WIMPs aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (thermischen) Universum Dunkelmaterie-WIMPs aus der Galaxis (kev-energien) - Quellen: thermische Relikte aus dem Big Bang im galakt. Gravitationspotenzial DM- Detektor G. Drexlin VL01
42 MeV-Neutrinos aus Sternen Neutrinos aus dem (thermischen) Universum Mittelenergetische Neutrinos im MeV-Bereich - Quellen: thermische Prozesse in Sonne (Fusion) und Supernovae (PNS) Wasser-Cherenkov-Detektor G. Drexlin VL01
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