Research Group Hans-Werner Hammer

H.-W. Hammer

Es ist geplant, die Lehrveranstaltung in englischer Sprache zu halten.

Lecture

Di 13:30 – 15:10, S2|11 – 10

Fr 11:40 – 13:20, S2|11 – 10

Exercises

(2 Stunden, jede zweite Woche)

Fr 11:40 – 13:20, S2|11 – 10 Daten: tba

Fr 11:40 – 13:20, S2|07 – 167 Daten: tba

Lecture Plan

• 0. Why quantum field theory?
• 1. Classical field theory: Classical mechanics, transition to the continuum, field quantization
• 2. Relativistic quantum fields: Causality, Noether theorem, symmetries, Klein-Gordon field, Dirac field, Feynman propagator, spin statistics theorem
• 3. Interacting fields and Feynman diagrams: Dimensional analysis, perturbation theory, correlation functions, Wick theorem, cross sections and S-Matrix, Feynman rules,
• 4. Elementary Processes of Quantum Electrodynamics: Myon production, Møller scattering
• 5. Radiative corrections and Renormalization: Loop diagrams, optical theorem, Källén-Lehmann representation, LSZ theorem, 1-loop renormalization

Literature

• M.E. Peskin, D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory, Westview Press
• D. Ryder, Quantum Field Theory, Cambridge University Press
• M.D. Schwartz, Quantum Field Theory and the Standard Model, Cambridge University Press
• A. Zee, Quantum Field Theory in a Nutshell, Princeton University Press
• S. Weinberg, The Quantum Theory of Fields 1: Foundations, Cambridge University Press
• S. Weinberg, The Quantum Theory of Fields 2: Modern Applications, Cambridge University Press

All further information can be found on moodle.

The lectures will be held in hybrid form in English.

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The lectures will be held digitally in English.

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H.-W. Hammer

Lecture

Tu 13:30 – 15:10, S2|11 – 010

Fr 13:30 – 15:10, S2|11 – 010

Exercises

during the time of lectures

Dates: 26.10., 13.11., 7.12., 14.12., 1.2., 12.2.

Tutor: Martin Ebert (mebert@theorie.ikp.physik.tu-darmstadt.de)

Oral Examinations

Period: 20.-21.2., 13.-14.3. Examination Content (opens in new tab)

Exercises

Übung 1 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (26.10.18)

Übung 2 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (13.11.18)

Übung 3 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (07.12.18)

Übung 4 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (14.12.18)

Übung 5 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (1.2.19)

Übung 6 [Aufgabenblatt] (opens in new tab) (12.2.19)

Plan of Lecture

• 0. Einheiten und Konventionen
• 1. Überblick: Standardmodell der Teilchenphysik: Historischer Überblick, fundamentale Wechselwirkungen, Higgs-Mechanismus, Gravitation und große Vereinheitlichung
• 2. Symmetrien und Quarks: Grundlagen der Gruppentheorie, SU(2), SU(3), Quarkmodell, Gell-Mann-Okubo Massenformel, Schwere Quarks, Asymptotische Freiheit, Confinement
• 3. Relativistische Wellengleichungen und Quantenelektrodynamik: Klein-Gordon-, Dirac-, Maxwell-, Proca-Gleichung, Lorentz-Gruppe, Antiteilchen, Eichinvarianz, Wechselwirkende Systeme und Feynmandiagramme, Quantenelektrodynamik, Renormierung
• 4. Elektroschwache Wechselwirkungen: Schwache Wechselwirkung: Fermi-Theorie und Glashow-Salam-Weinberg-Modell, Spontane Symmetriebrechung und Higgs-Mechanismus, CKM-Matrix, CP- und P-Verletzung, Neutrino-Oszillationen
• 5. Physik jenseits des Standardmodells: Standardmodell als Effektive Feldtheorie, Massive Neutrinos, Axionen, GUTs, Supersymmetrie, Extradimensionen

Additional Material

• G.P. Lepage, What is renormalization?, arXiv:hep-ph/0506330

Literature

• F. Halzen, A. Martin, Quarks and Leptons, Wiley
• D.H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press
• D.H. Perkins, Hochenergiephysik, Addison-Wesley
• D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Wiley-VCH
• D. Ryder, Quantum Field Theory, Cambridge University Press
• The Net Advance of Physics: Standard Model (Particle Physics)

H.-W. Hammer

Lecture

Tu 08:00 – 09:40, S2|08 – 171

Tu 08:00 – 09:40, S2|08 – 171

Office hour

Di 13:00 – 14:00, S2|11 – 106

Lecture Material ⟹ Moodle

• Short Script
• Exercises and Solutions
• Quickies
• Literature

Plan of Lectures and Literature

• 1. Symmetrien & Wirkungsprinzipien: Noethertheorem und Erhaltungssätze, Klassische Feldtheorie, Symmetrien in der QM, Darstellungen von Gruppen, Eichsymmetrien
  • J. Schwichtenberg, Durch Symmetrie die moderne Physik verstehen, Springer, 2017
  • J.P. Elliot, P.G. Dawber, Symmetry in physics, Vol. 1, Macmillan, 1979
• 2. Pfadintegrale & Superpositionsprinzip: Pfadintegrale in QM und statistischer Physik, topologische Effekte, semiklassische Näherungen, Instantone und Tunneleffekt
  • G. Münster, Quantentheorie, de Gruyter
  • R. Rosenfelder, Path Integrals in Quantum Physics, arXiv:1209.1315
• 3. Symmetriebrechung & Phasenübergänge: Phasenübergänge, kritische Phänomene, spontane Symmetriebrechung, Renormierungsgruppe
  • H. Nishimori, Elements of phase transitions and critical phenomena, Oxford University Press, 2011
  • .K. Ma, Modern Theory of Critical Phenomena, Perseus, 2000
• 4. Integrabilität & Chaos: Hamilton-Jacobi Theorie, WKB Näherung, Integrabilität, Stabilität und Bifurkationen, Quantenchaos
  • F. Kuypers, Klassische Mechanik, Wiley-VCH