Die Spezialisierung in Quanten- und Gravitationstheorie
Die wichtigsten Informationen zu deiner Spezialisierung im Masterstudiengang Physik
Quantum Field Theory
Die Vertiefung in die Theorie der Quanten und Gravitation
Die Vertiefung in Quanten- und Gravitationstheorie der Physikalisch-Astronomischen Fakultät (PAF) der Friedrich-Schiller-Universität (FSU) Jena erfolgt überwiegend am Theoretisch-Physikalischen Institut (TPI) durch Vorlesungen, Seminare und Projektarbeiten. Dadurch können bereits während des Studiums Einblicke in die Themen der Arbeitsgruppen und deren Vorgehensweisen innerhalb der theoretischen Physik gewonnen und Kontakte zu den Mitarbeitenden geknüpft werden.
Auf dieser Seite erhältst du einen Überblick über die unterschiedlichen Arbeitsgruppen des TPI und die Inhalte der Vertiefung. Detailliertere Informationen und eine Übersicht über die Arbeitsgruppen können auf den Seiten der Spezialisierung Quanten- und Gravitationstheorie und des TPI gefunden werden.
Die Studieninhalte der Vertiefung der Spezialisierung Quanten und Gravitation
Die Spezialisierung in Quanten- und Gravitationstheorie ist durch Grundlagen- und weitere spezialisierte Vorlesungen und Seminare aufgebaut. Das Ziel der Strukturierung des Masterstudiums in dieser Weise ist, dich auf die Forschung in den Bereichen der Quantentheorie, Gravitationstheorie oder Quantengravitation vorzubereiten und ein Verständnis der fundamentalen Methoden der modernen theoretischen Physik zu vermitteln.
Gravitationswellen
Foto: pixabay.comGravitationstheorie
Der Fokus der Gravitationstheorie in der Spezialisierung Quanten und Gravitation zielt auf die analytische und numerische Beschreibung unterschiedlicher gravitativer Systeme. Hierbei stehen sowohl die Beschreibung einzelner kosmischer Objekte wie Neutronensterne oder schwarze Löcher, die Ausbreitung und Eigenschaften von Gravitationswellen, aber auch die Entwicklung des gesamten Universums im Zentrum des Interesses.
Die Arbeit an diesen Themen ermöglichen wir neben Seminaren unter anderem durch die folgenden typischerweise englischsprachigen Vorlesungen:
- General Relativity
- Advanced General Relativity
- Relativistic Astrophysics
- Relativistische Physik
- Cosmology
- Gravitational Waves
- Numerical Relativity
- Computational Fluid Dynamics
Quantum physics
Foto: pixabay.comQuantenfeldtheorie
Im Mittelpunkt der Quantenfeldtheorie als Vertiefung innerhalb der Spezialisierung Quanten und Gravitation steht das Verständnis der fundamentalen Wechselwirkungen der Natur und ihre Beschreibung. Hierfür werden insbesondere feldtheoretische Modelle der Wechselwirkungen Thema, als auch ihr Verhalten im Übergang zu unterschiedlichen Skalen oder an kritischen Punkten, beispielsweise bei Phasenübergängen.
Ein Verständnis dieser Themen und der notwendigen Methodiken kann durch folgende typischerweise englischsprachigen Vorlesungen gewonnen werden:
- Advanced Quantum Theory
- Quantum Field Theory
- Advanced Quantum Field Theory
- Gauge Theories
- Physics of the Standard Model
- String Theory
- Physics of Scales
- Introduction to AdS / CFT Dualities
- Physics of the Quantum Vacuum
Minkowski Röhre
Foto: M. AmmonQuantengravitation
An der Schnittstelle der Spezialisierung in Quantentheorie und Gravitationstheorie steht die Theorie der Quantengravitation, die sich mit der Frage nach der Modellierung der Gravitation als Quantentheorie befasst. Hierbei werden essentielle Fragen nach den physikalischen Annahmen und der mathematischen Struktur einer solchen Theorie gestellt und in unterschiedlichen Ansätzen untersucht.
Ein Überblick über dieses Forschungsfeld und die Ansätze einer Theorie der Quantengravitation kann in den folgenden Vorlesungen erhalten werden:
- Introduction to Quantum Gravity
- String Theory
- Introduction to AdS/CFT Dualities
Logo FNR2022
Foto: BernuzziErgänzungen durch Mathematik und Numerik
Neben den Spezialisierungen in eine der Forschungsschwerpunkte des TPI wird auch der Besuch weiteren, inhaltlich nicht-vertiefenden Vorlesungen empfohlen, um die methodischen Fähigkeiten zur Forschung in den einzelnen Bereichen zu beherrschen. Hierbei liegt der Fokus vor allem auf fortgeschrittenen Methoden der Mathematik und der numerischen Implementierung physikalischer Probleme durch Computer-Simulationen.
Eine Auswahl der empfohlenen Vorlesungen der PAF und der Universität sind folgende:
- Spektrale Methoden
- Symmetries in Physics
- Differential Geometry, Analysis on Manifolds
- Lie-Algebras, Lie-Groups
- Mathematical Methods of Quantum Mechanics
- C*-Algebras
- Parallel Computing
- Numerical Partial Differential Equations (Computational Physics)
- Machine Learning (Computational Physics)
Empfohlener Studienplan
Der empfohlene Musterstudienplan bezieht sich auf die Spezialisierungen der Quantentheorie und Gravitationstheorie und gilt für die Einschreibung im Wintersemester. Für eine Vertiefung mit Fokus auf dem Thema der Quantengravitation können sowohl Vertiefungen der Quantenfeldtheorie (QFT) oder der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) belegt werden, wobei die Belegung nach den Inhalten des Vorlesungsangebots und individuellen Interessen variieren kann.
| Pflicht | Gravitationstheorie | Quantentheorie | Ergänzungen | |
| 1. Sem. | Fortgeschrittene Quantentheorie (8) Praktikum (4) |
Allg. Relativitätstheorie* (8) | Teilchen und Felder (4) | Computational Physics III Höhere Analysis |
| 2. Sem. | Oberseminar (4) Praktikum (4) |
Rel. Astrophysik (4) Vertiefung ART |
Quantenfeldtheorie* (8) Vertiefung QFT |
Math. Methoden der Physik Differentialgeometrie |
| 3. Sem. | Projektplanung | Vertiefung ART | Vertiefung QFT | Vertiefung Math./Num. |
| 4. Sem. | Masterarbeit | Vertiefung ART | Vertiefung QFT | Vertiefung Math./Num. |
Ein paar Hinweise zum empfohlenen Studienplan:
- Diese Veranstaltungen im 1. und 2. Semester finden jährlich statt (Leistungspunkte in Klammern).
- Die mit * gekennzeichneten Vorlesungen sind grundlegend für die weiteren Veranstaltungen und sollten besucht werden.
- Die Fortgeschrittene Quantentheorie (QM II) ist nicht Voraussetzung für die QFT und somit kann die QFT im 6. Semester des Bachelorstudiums besucht werden.
Masterarbeiten der Spezialisierung
Am Ende des Masterstudiums ist das Ziel, eine wissenschaftliche Arbeit im Rahmen der Masterarbeit zu verfassen. Im Rahmen der Spezialisierungen können dabei unterschiedlichste Themen innerhalb der Quantentheorie, der Gravitationstheorie oder der Theorie der Quantengravitation bearbeitet werden.
Im Folgenden ist eine kleine Auswahl an exzellenten Masterarbeiten in unterschiedlichen Themenfeldern für dich zusammengestellt.
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Exploring causal structures in 2+1 dimensional Lorentzian Regge-Calculus, Björn Borgolte
Mehr erfahrenExterner LinkenWhy did you choose your topic and what is the most interesting thing you learned while working on your thesis?
I chose Quantum Gravity because I always wanted to study the bleeding edge of theoretical physics. What drew me to the topic was a fundamental open question beyond mere calculations, promising me the opportunity to develop new methods and interpretations on my own. To me, the most interesting part was how much physics there is left to discover; even in just one year we had described something previously unknown. How much more is waiting for us just around the next mathematical corner?
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Renormalization group flow of QCD in 1+1 Dimensions, Eric Oevermann
Mehr erfahrenExterner LinkenWhy did you choose your topic and what is the most interesting thing you learned while working on your thesis?
Holger Gies, Univ.-Prof. Dr.
AG Quantentheorie
