Vorlesung "Einführung in die Astroteilchenphysik"

→ Zuhörer

5. Semester aufwärts: Kenntnisse in E-dynamik werden benötigt. An sonsten sind Basiskenntnisse in Astronomie und Teilchenphysik, sowie Kosmologie hilfreich, werden aber nicht vorausgesetzt.

→ Veranstalter

Vorlesung:
Jun-Prof. Dr. J.K. Becker
Übungen:
Dipl. Phys. K. Brodatzki
M.Sc. M. Olivo

→ Vorbesprechung

Dienstag, 12. Oktober 2010, 14ct, Raum NB 2/158

→ Vorlesung

3-Stündig;
Dienstags, 14:15-16:45h
NB 2/158

→ Übung

2-Stündig;
Freitags, 12:15-13:45h
NB 7/173

Inhalt

Das Gebiet der Astroteilchenphysik beschäftigt sich mit aus dem Kosmos kommenden Elementarteilchen. Sowohl geladene Kerne, als auch Hochenergie-Photonen, Elektronen und Neutrinos werden in verschiedenen astrophysikalischen Quellen produziert. In dieser Vorlesung wird ausgearbeitet, welche astrophysikalischen Objekte zur Produktion dieser sogenannten Kosmischen Strahlung geeignet sind, und es wird besprochen, wie diese detektiert werden kann. Im Rahmen der Vorlesung werden Sie Ihre eigene Heimat, die Milchstraße, sowie fremde Galaxien im Licht der kosmischen Strahlung kennenlernen.

Kommende Termine

Fr, 04.02.2011 (Ü): Vorträge galaktische (Frederik Schulz) und extragalaktische Quellen (Denis Pavlina) und Rückgabe + Besprechung Zettel 6

Übungsaufgaben

Übung 1: Relativistische Effekte

Ausgabe: 22. Oktober 2010; Abgabe: 29. Oktober 2010. Link

Übung 2: Relativistische Effekte, Fermibeschleunigung

Ausgabe: 05. November 2010; Abgabe: 12. November 2010. Link

Übung 3: Fermibeschleunigung, Transportgleichung

Ausgabe: 12. November 2010; Abgabe: 26. November 2010. Link

Übung 4: Relativistische Synchrotronstrahlung

Ausgabe: 26. November 2010; Abgabe: 10. Dezember 2010. Link

Übung 5: Synchrotron, IC und hadronische Wechselwirkung

Ausgabe: 10. Dezember 2010; Abgabe: 14. Januar 2011. Link

Zusatzübung: Neutrinos

Ausgabe: 17. Dezember 2010; Abgabe: 14. Januar 2011. Link

Übung 6: Hadronische kosmische Strahlung

Ausgabe: 14. Januar 2011; Abgabe: 28. Januar 2011. Link

Detailierte Vorlesungsübersicht

Vorlesung 1: Kurze Einführung

12. Oktober 2010; Folien: Link

Vorlesung 2: Teilchenbeschleunigung

19. Oktober 2010

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial (Maximalenergie): Link

Stochastische Beschleunigung
Maximale Energie nach Hillas
Relativistische Effekte

Vorlesung 3: Grundlagen der Plasmaphysik

26. Oktober 2010

Mitschrift: Link folgt bald
Zusatzmaterial: Link

Vorlesung 4: Fermibeschleunigung

02. November 2010

Mitschrift: Link

Magnetisierte Wolken (Fermibeschleunigung 2. Ordnung)
Astrophysikalische Schocks (Fermibeschleunigung 1. Ordnung)

Vorlesung 5: Die Transportgleichung

09. November 2010

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial: Link

Boltzmanngleichung
Kontinuitätsgleichung
Transportgleichung

Vorlesung 6: Anwendungsbeispiele der Transportgleichung

16. November 2010

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial: Link zu Beschreibung von CRPropa

Transport in endlichem Volumen (Leaky Box)
Berücksichtigung von Spallation im endlichen Volumen
Diffusion im unendlichen Volumen: Wärmeleitungsgleichung und statistischer Ansatz

Vorlesung 7: Energieverluste (I)

23. November 2010

Mitschrift: Link

Synchrotronstrahlung

Vorlesung 8: Energieverluste (II)

30. November 2010

Mitschrift: Link

Zusammenhang zwischen Elektronpopulation und Synchrotron-Frequenzspektrum
Inverse Comptonstreuung

Vorlesung 9: Energieverluste (III)

07. Dezember 2010

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial Synchrotron/IC Link
Zusatzmaterial Teilchenphysik Link

Leistungsabgabe Inverse Comptonstreuung
Das Standardmodell der Teilchenphysik

Vorlesung 10: Energieverluste (IV)

14. Dezember 2010

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial Link

Inelastische Teilchenwechselwirkungen
Energieschwellen für pp und pgamma Wechselwirkungen

Vorlesung 11: Quellen der kosmischen Strahlung

21. Dezember 2010

Gamma-ray bursts (Martino Olivo) Link
Aktive Galaxienkerne (Katharina Brodatzki) Link
Supernovareste (Florian Schuppan) Link

Vorlesung 12: Galaktische Quellen

17. Januar 2011

(Dr. Sabrina Casanova)

Vorlesung 13: Extragalaktische Quellen

25. Januar 2011

Mitschrift: Link
Zusatzmaterial Link
M87 - Jet mit 8'' Amateurteleskop http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=100107

Vorlesung 14: Aktuelle Fragestellungen

01. Februar 2011

Mitschrift: Link

Das war's - Vielen Dank für's zuhören!

Basis-Literatur:

Cosmic Rays and Particle Physics; Autor: Tom Gaisser
High Energy Cosmic Rays; Autor: Todor Stanev
Very High Energy Cosmic Gamma Radiation; Autor: F.A. Aharonian; Verlag: World Scientific
Radiative Processes in Astrophysics; Autoren: Rybicki und Lightman