Elementarteilchenphysik

Koordinator: Prof. Massimiliano Grazzini
Dieser Masterstudiengang bietet eine vertiefte Ausbildung in theoretischer und experimenteller Elementarteilchenphysik. Die Veranstaltungen werden von den Dozierenden der ETH und der Universität Zürich gemeinsam angeboten. Nach einführenden Vorlesungen, Übungen und Praktika schliesst sich eine Masterarbeit im Umfang von etwa 9 Monaten an.

Die folgenden Forschungsgruppen bieten Masterarbeiten an:
Experiment: Gruppen Baudis, Botta, Caminada,  Canelli, Kilminster, und Serra
Theorie: Gruppen Crivellin, Gehrmann, Grazzini, Isidori, Pozzorini und Signer

Unsere Forschergruppen untersuchen die Grundlagen der Elementarteilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen auf der kleinsten Längenskala. Dies geschieht in Präzisionstests des Standardmodells und der Suche nach neuer Physik, die über diese Erwartungen hinausgeht. Experimentalphysiker arbeiten am CERN und entwickeln neue Detektoren für LHCb und CMS. Theoretiker sind in allen Bereichen der Phänomenologie für Standard-Modell-Physik und darüber hinaus beteiligt.

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Forschungsseminar
Während zwei Semestern wird der Besuch von mindestens einem Seminar pro Woche verlangt: Seminar in Teilchen- und Astrophysik oder Seminar in theoretischer Teilchenphysik

Die für das Total von 90 KP fehlenden Kreditpunkte müssen in Wahlmodulen erarbeitet werden. In Spezialvorlesungen werden jedes Jahr wechselnde Gebiete der aktuellen Forschung behandelt. Es können auch KP aus Blockkursen für die Graduiertenausbildung angerechnet werden oder Pflichtmodule von anderen Vertiefungen des Masterprogramms in Physik besucht werden. Bei Fragen sprechen Sie das Programm mit dem Koordinator des Masterprogramms (Christof Aegerter) oder dem Koordinator für Elementarteilchenphysik ab.

Beispiele für Wahlmodule, die regelmässig angeboten werden

Pflichtmodul:  Kern- und Teilchenphysik I (PHY211) und Quantenmechanik I (PHY331*)

*PHY331 ist Pflicht für Beginn des Masterstudiums ab HS21.
am besten sollten diese Module schon im BSc Studium besucht werden

Zusätzlich wird bei allen Masterstudierenden das Programm der zu belegenden Module mit dem Betreuer / der Betreuerin der Masterarbeit sowie dem Koordinator / der Koordinatorin der Masterspezialisierung abgesprochen, was zu einer anderen Liste führen kann.

• Relativistische Kinematik
• Wirkungsquerschnitte und Phasenraum
• Elemente der Quantenelektrodynamik
• Unitäre Symmetrien und QCD
• Elektroschwache Wechselwirkung
• Physik der Flavours
• Grenzen des Standardmodells (GUT und SUSY, etc.)

• Relativistische Quantenmechanik und Feldquantisierung
• Eichtheorien
• Quantenchromodynamik
• Theorie der Elektroschwachen Wechselwirkung
• Anwendungen auf spezifische Teilchenreaktionen

• Relativistische Wellengleichungen
• Quantisierung freier Felder
• Renormierung
• Störungstheorie

• Physik und Aufbau der Teilchenbeschleuniger
• Grundlagen und Konzepte der Teilchendetektoren
• Spur- und Vertexdetektoren, Kalorimetrie, Teilchenidentifikation
• Spezielle Anwendungen wie Cerenkovdetektoren, Luftschauer, direkte Detektion von dunkler Materie, Emulsionen
• Simulationsmethoden, Ausleseelektronik, Trigger und Datenerfassung
• Beispiele und Schlüsselexperimente

Das Praktikum dauert 4 bis 6 Wochen und beinhaltet Aufbau, Durchführung und Auswertung eines Experimentes an einem Teilchenstrahl am CERN oder am PSI oder an einem anderen Forschungslabor. Es kann sich zum Beispiel um das Praktikum am PSI handeln, bei dem in Gruppenarbeit während dreier Wochen ein Experiment an einem Sekundärstrahl des PSI geplant, aufgebaut und im Schichtbetrieb gemeinsam durchgeführt wird. Anschliessend folgt die Auswertung der Daten und das Erstellen eines Berichtes.

• Fortgeschrittene Themen, zum Beispiel
• Renormierungsgruppe
• Abelsche und nichtabelsche Eichtheorien
• Standardmodell, Higgsmechanismus
• Pfadintegrale

• B-Phänomenoloigie
• Neutrino-Massen und -Oszillationen
• CP-Verletzung im B⁰s