Bachelor- und Master-Themen

In der AG Statistische Physik werden Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten zur Theorie stark korrelierter Quantensysteme und zur Licht-Materie-Wechselwirkung vergeben. Dabei sind die folgenden Themen für Projekte, die von der DFG und dem BMBF gefördert werden, von besonderem Interesse:

  1. Ab-initio-Molekulardynamik-Simulationen für Materie unter extremen Bedingungen: Dichtefunktionaltheorie, Zustandsgleichung und Kinetik
  2. Beschreibung von Phasenübergängen und Metall-Nichtmetall-Übergängen: Leichte Elemente und komplexe Gemische unter hohem Druck
  3. Planetenphysik: Aufbau, Evolution und Magnetfeld solarer und extrasolarer Planeten sowie Brauner Zwerge
  4. Theorie der Licht-Materie-Wechselwirkung: Greensche Funktionen, Particle-In-Cell-Simulationen, Strahlungshydrodynamik
  5. Theorie der Thomsonstreuung und Diagnostik dichter Plasmen: Experimente an Freie-Elektronen-Lasern

Themen 2017:

Dynamischer Ion-Ion-Strukturfaktor und Eigenschaften (Diffusion, Viskosität) in dichten Flüssigkeiten

  • Theorie zum Dynamischen Strukturfaktor und hydrodynamisches Modell
  • MD-Simulationen und Fit-Prozedur
  • Inelastische Thomson-Streuung

Thermische Leitfähigkeit von einfachen Flüssigkeiten auf der Basis der Boltzmann-Gleichung

  • Boltzmann-Gleichung (Nichtgleichgewicht)
  • Lösung für einfache neutrale Systeme
  • Anwendung der Daten in der Planetenphysik

Thomson-Streuung in Nichtgleichgewichts-Systemen

  • Quantenkinetische Theorie inhomogener Plasmen
  • Berechnung des dynamischen Strukturfaktors
  • Untersuchung des Einflusses von Dichte- und Temperaturgradienten 

Interessenten melden sich bitte bei Prof. Dr. Ronald Redmer (email: ronald.redmer(at)uni-rostock(dot)de, Tel. 0381-498-6910). 

Vorlesungen

Nachfolgende Vorlesungen werden z.T. im Wechsel mit Kollegen gehalten. Aktuelle Informationen finden Sie im Online-Portal für Lehre, Studium und Forschung (LSF).

Bachelor Physik

Theoretische Physik V: Thermodynamik (Prof. Dr. Redmer)

Theoretische Physik V: Thermodynamik (Prof. Dr. Redmer)

(3 SWS V, 1 SWS Ü, 6 Leistungspunkte, Wintersemester)


Lehrinhalte: 

  • Hauptsätze der Thermodynamik: Zustandsgrößen, thermodynamische Prozesse, 1. Hauptsatz und innere Energie, Kreisprozesse, 2. Hauptsatz und Entropie, Grundlegende thermodynamische Beziehungen: Gibbssche Fundamentalgleichung, thermische und kalorische Zustandsgleichung, Gibbs-Duhem-Relation, Absolutwert der Entropie und 3. Hauptsatz, chemisches Potential
  • Thermodynamische Potentiale: Freie Energie und Enthalpie, Planck-Massieusche Funktionen, Maxwell-Relationen, Gleichgewichts- und Stabilitätsbedingungen, Phasendiagramm Einkomponentensysteme, van-der-Waals-Modell und Maxwell-Konstruktion, Phasenübergänge und Ehrenfestsche Gleichungen, kritische Exponen
  • Thermodynamik von Mehrkomponentensystemen: Gibbssche Phasenregel, Mischungen, osmotischer Druck, Raoultsche Gesetze, chemische Reaktionen, Massenwirkungsgesetz
Theoretische Physik VI: Statistische Physik (Prof. Dr. Redmer)

Theoretische Physik VI: Statistische Physik (Prof. Dr. Redmer)

(3 SWS V, 1 SWS Ü, 6 Leistungspunkte, Sommersemester)


Lehrinhalte:

  • Quantenstatistik: statistische Gesamtheiten, Dichteoperator, Entropie und Zustandsgleichungen
  • Ideale Quantengase: Fermi- und Bose-Statistik, Pauli-Prinzip, 2. Quantisierung und Besetzungszahldarstellung, spezielle Fermi- und Bose-Systeme, Bose-Einstein-Kondensation, Grundlagen der Dichtefunktionaltheorie (reale Systeme)
  • Theorie realer Gase: Mayersche Clusterentwicklung, Fugazitäts- und Dichteentwicklung, Paarverteilungsfunktion und Strukturfaktor, Thermodynamik, Simulationsverfahren
  • Theorie der Phasenübergänge und kritischen Phänomene: Thermodynamik im Magnetfeld, Paramagnetismus, Ising-Modell, Mean-Field-Methode, Heisenberg-Modell

 

 

Master Physik

Plasma- und Astrophysik/Plasma Physics and Astrophysics (Prof. Dr. Redmer)

Plasma- und Astrophysik/Plasma Physics and Astrophysics (Prof. Dr. Redmer)

(4 SWS V, 1 SWS S, 1 SWS Ü, 9 Leistungspunkte, Sommersemester, deutsch oder englisch)


Lehrinhalte:

  • Plasmaparameter: Systeme geladener Teilchen, Fusionsplasmen, astrophysikalische Plasmen, warme dichte Materie, Stoßwellen- und Hochdruckphysik.
  • Theorie dichter Plasmen: Plasmen als Fermi-Systeme, Abschirmung und Korrelationseffekte, effektive Schrödingergleichung, Zustandsgleichung, Massenwirkungsgesetze für Ionisation und Dissoziation.
  • Kinetische Theorie: Boltzmann-Gleichung, H-Theorem, Relaxationszeitnäherung, Chapman-Enskog-Verfahren, Transportkoeffizienten und elektrische Leitfähigkeit.
  • Grundlagen der Dichtefunktionaltheorie: Kohn-Sham-Theorie, Hellmann-Feynman-Theorem, Quantenmolekulardynamik-Simulationen, Zustandsgleichung, Paarverteilungsfunktionen, Kubo-Greenwood-Formel.
  • Plasma-Diagnostik und Laser-Plasma-Wechselwirkung: Ionisations- und Streuprozesse, dielektrische Funktion und dynamischer Strukturfaktor, Landau-Dämpfung, Freie-Elektronen-Laser, Röntgen-Thomson-Streuung, Trägheitsfusion.
  • Aufbau von Sternen, Braunen Zwergen und Planeten: Masse-Radius-Relationen und Lane-Emden-Gleichung, Entstehungsszenarien, thermische Evolution von Planeten, Gravitationsfeld in nicht-sphärischer Geometrie und innerer Aufbau von Planeten; extrasolare Planeten - Nachweis und Eigenschaften. Warme dichte Materie: Aufbau von Sternen, Braunen Zwergen und Planeten, Entstehungsszenarien und Evolutionsmodelle. 

Lehramt Physik einschließlich Astronomie

Theoretische Mechanik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

Theoretische Mechanik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

(2 SWS V, 1 SWS Ü, 3 Leistungspunkte, Wintersemester)


Lehrinhalte:

  • Differentialgleichungen
  • Newtonsche Mechanik
  • harmonische Schwingungen
  • starrer Körper
  • Zentralkraftfeld
  • Hamiltonsche Mechanik
Theoretische Elektrodynamik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

Theoretische Elektrodynamik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

(2 SWS V, 2 SWS Ü, 6 Leistungspunkte, Sommersemester)


Lehrinhalte:

  • Grundbegriffe und Grundgleichungen: Ladungen und Ströme, Maxwellsche Gleichungen, Energie und Impuls, Potentiale
  • Zeitunabhängige Felder: Elektrostatik, Magnetostatik
  • Elektromagnetische Wellen: freie Wellen, Erzeugung und Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen
  • Spezielle Relativitätstheorie: Inertialsysteme in der Elektrodynamik, Minkowski-Raum 
Theoretische Quantenphysik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

Theoretische Quantenphysik für Lehramt (Priv.-Doz. Dr. Bornath)

(2 SWS V, 2 SWS Ü, 6 Leistungspunkte, Wintersemester)


Lehrinhalte:

  • Zustände und Operatoren: Quantenmechanische Systeme, Dualismus Welle-Korpuskel, Übergangswahrscheinlichkeit und Wahrscheinlichkeitsamplitude, Basissysteme und Darstellungen, Orts-und Impulsdarstellung, Zustandsfunktion, Messprozess und Operatorbegriff, lineare Operatoren und Hilbertraum, Darstellung von Operatoren, Vertauschungsrelationen, Unschärferelation, Beispiel: Linearer harmonischer Oszillator.
  • Zeitliche Entwicklung und Schrödingergleichung: Schrödingergleichung, Stationäre Zustände, eindimensionale Probleme
  • Drehimpuls und Wasserstoffatom: Algebraische Behandlung des Drehimpulses in der Quantenmechanik, Bahndrehimpuls, Spin, Bewegung im Zentralkraftfeld, Wasserstoffatom 
  • Identische Teilchen: Prinzip der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen, Basiszustände für Fermionen und Bosonen, Austauschwechselwirkung und Pauli-Prinzip
Astronomie und Astrophysik: Sterne, Galaxien, Universum (Prof. Dr. Redmer)

Astronomie und Astrophysik: Sterne, Galaxien, Universum (Prof. Dr. Redmer)

(2 SWS V, 3 Leistungspunkte, Wintersemester)


Lehrinhalte:

  • Kosmische Informationsträger: geladene Teilchen, Neutrinos, Photonen, Photometrie, astronomische Helligkeit
  • Sterne: Zustandsgrößen, Farbe und Oberflächentemperatur, Spektralklassifikation und HRD, Sternpopulationen und chemische Zusammensetzung, Sternradien und Interferometer, Sternmassen und Doppelsterne, Masse-Leuchtkraft-Beziehung, Aufbau und Entwicklung, Sternentstehung durch Gravitation, Kernprozesse im Plasma, Neutrinos aus der Sonne, Energietransport, entartete Materiezustände, Entwicklungswege im HRD, pulsierende Sterne, Masseverluste
  • Endstadien der Sterne: Gravitationskollaps, Supernovae, Neutronensterne und Pulsare, Novae, weiße Zwerge, Allgemeine Relativitätstheorie und Schwarze Löcher
  • Galaxien: die Milchstraße, Hubble-Klassifikation, Seyfert-Galaxien, aktive Galaxienkerne, Gamma Ray Bursts, Quasare, Blasare, Galaxienhaufen und Masseverteilung im Universum, Evolution des Universums, Galaxienflucht, Weltmodelle der Allgemeinen Relativitätstheorie, Hintergrundstrahlung, Dunkle Materie und Dunkle Energie, Elementsynthese, Urknall und Inflation