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Bachelor-Theses in Theoretical Physics

Hier finden Sie eine Liste möglicher Themen für eine Bachelorarbeit in einer der Arbeitsgruppen am Institut für Theoretische Physik. Die Bachelorprojekte haben einen Umfang von ca. 450 Stunden einschließlich eines wissenschaftlichen Vortrags am ITP.
Bei Interesse oder wenn Sie nähere Informationen zu einem der aufgeführten Projekte wünschen, sprechen Sie die dort genannten Personen direkt an.

Empfohlene Vorkenntnisse:

Für eine Bachelorarbeit in der Theoretischen Physik sollten Sie das Modul "Fortgeschrittene Theoretische Physik" (Einführung in die Quantentheorie und Statistische Physik) erfolgreich abgeschlossen haben. Kenntnisse aus mindestens einem der weiterführenden Wahlmodule der Theoretischen Physik

  • Ergänzungen zur Klassischen Physik
  • Fortgeschrittene Quantentheorie
  • Computational Physics

werden empfohlen.


Aktuelle Bachelorprojekte:

Geladene Flüssigkeit

Die Zeitentwicklung einer relativistischen Flüssigkeit ergibt sich aus einem Wirkungsprinzip. Es soll untersucht werden, ob die Flüssigkeit an das elektromagnetische Feld gekoppelt werden kann.
Ansprechpartner: Norbert Dragon

Energie- und Impulsdichte in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Die Energie- und Impulsdichte des Gravitationsfeldes kann in der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht koordinatenunabhängig als Tensor angegeben werden. Für die koordinatenabhängigen Pseudotensoren, die als Energie- und Impulsdichten verwendet werden, soll geklärt werden, ob sie positive, fasterhaltene Ströme definieren.
Ansprechpartner: Norbert Dragon

Symmetrien von Spin-Leitern

An Systemen gekoppelter Spins S=½ lässt sich exemplarisch der Einfluss von Symmetrien auf das Zusammenspiel von Quanteneffekten und Wechselwirkungen bei der Ausbildung von Phasen mit ganz verschiedenen Grundzustandseigenschaften untersuchen. Für eine einfache Klasse von Modellsystemen, sogenannte Spin-Leitern mit Zwei- und Mehrspinwechselwirkungen, sollen die verschiedenen realisierbaren Symmetrien untersucht werden. Für speziell gewählte Werte der Kopplungskonstanten sollen die Eigenschaften von Grundzustand und Anregungen diskutiert werden.
Ansprechpartner: H. Frahm

Metallischer Ferromagnetismus

Der Ferromagnetismus in Metallen wie Eisen, Kobalt oder Nickel ist ein Quanteneffekt, der auf der (spin-unabhängigen) Coulomb-Wechselwirkung von Elektronen beruht. Für das Hubbard Modell -- einem stark idealisierten Gittermodell für wechselwirkende Elektronen mit kurzreichweitigem Hüpfen -- sollen Bedingungen untersucht werden, unter denen einen ferromagnetischer Grundzustand existiert und thermodynamisch stabil ist.
Ansprechpartner: H. Frahm

Klassische Bewegung relativistischer Strings

Stringtheorie ist ein Kandidat für eine Quantentheorie der Gravitation (und der übrigen Wechselwirkungen). Dennoch ist auch die Dynamik klassischer Strings interessant und hängt über die so genannte gauge/gravity correspondence zusammen mit nichtabelscher SU(N) Eichtheorie im Gross-N-Limes. Für diverse Randbedingungen (frei oder fixiert, je nach Raumrichtung) soll die Bewegung offener bosonischer relativistischer Strings im euklidischen Raum bestimmt werden. Dazu sind im Einzelfall die zuständigen Euler-Lagrange-Gleichungen nebst Zwangsbedingungen analytisch zu lösen. Die Ergebnisse können durch graphische Darstellung verdeutlicht und interpretiert werden. Sie bekommen einen ersten Einblick in grundlegende Aspekte der Stringtheorie.
Voraussetzung: Gute Kenntnisse der analytischen Mechanik und speziellen Relativität.
Ansprechpartner: O. Lechtenfeld

Nichtabelsche magnetische Monopole

Nichtabelsche Eichtheorien (so genannte Yang-Mills-Theorien) beschreiben die fundamentalen Wechselwirkungen der Teilchenphysik. Da hier die Botenteilchen selbst geladen sind, können sie stabile `Klumpen' mit ungewöhnlichem Teilchencharakter bilden. Ein prominentes Beispiel solcher Lösungen der klassischen Bewegungsgleichungen sind magnetische Monopole, deren Existenz in kosmologischen Modellen vorhergesagt wird. Verschiedene Versionen solcher Monopole sollen konstruiert, ihre topologischen und physikalischen Eigenschaften ermittelt werden.
Voraussetzung: Elektrodynamik und spezielle Relativität; Kenntnisse in Topologie, Differentialgeometrie und Lie-Gruppen sind nützlich.
Ansprechpartner: O. Lechtenfeld

Computerphysik

Das Ziel einer Bachelorarbeit in der Computerphysik ist die Lösung einer physikalischen Fragestellung und die Visualisierung dieser Lösung mit Hilfe von Computern. Die angebotenen Projekte dienen der Veranschaulichung eines grundlegenden Themas der theoretischen Physik oder sollen zu einer aktuellen Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Theorie der kondensierten Materie beitragen. Besondere Voraussetzungen sind die praktische Erfahrung mit einer Programmiersprache wie C/C++ oder Python.
Ansprechpartner: E. Jeckelmann

Simulation von ultrakalten Gasen

Hier werden Sie (durch Arbeiten über konkrete und aktuelle Forschungsthemen) die wichtigsten Begriffe der Physik der ultrakalten Gase, einem der aktivsten Forschungsbereiche der heutigen Physik (Nobelpreise 1997 und 2001), lernen. Da dieses Feld sehr multidisziplinär ist, werden Sie auch Ideen anderer Felder vertiefen (Statistische Physik, Nichtlineare Physik). Außerdem werden Sie die wichtigsten Simulationsmethoden der (linearen und nichtlinearen) Schrödinger Gleichung üben. (Voraussetzungen: Quantenmechanik I; Computational Physics; Programmierkenntnisse in FORTRAN oder C)
Ansprechpartner: L. Santos

Virtual Physics Lab (Java Applets)

Häufig ist es schwierig, ein anschauliches Bild eines physikalischen Effekts zu haben. Ziel dieser Arbeit ist die Vorbereitung von Applets über physikalische Effekte. Ein Beispiel wäre es die Simulation von Phasenübergängen mit Hilfe des klassischen Monte Carlo Verfahrens (Metropolis-Algorithmus). Damit werden Sie nicht nur ihre Programmiervorkenntnisse vertiefen, sondern auch neue Physik lernen, und ausserdem Spass haben! Diese Arbeit richtet Sie an Studenten mit sehr guten Programmiervorkenntnissen, die neues in der Physik entdecken und für andere anschaulich machen wollen. (Voraussetzung: Quantenmechanik I; Computational Physics; Programmierkenntnisse in Java).
Ansprechpartner: L. Santos

Zeit-Frequenz-Analyse und Unschärferelation

Es existieren unterschiedliche Methoden (Gabortransformation, Wignerfunktion, etc.) zur Zeit-Frequenz-Analyse von zeitabhängigen Signalen bzw. zur Berechnung der Orts-Impuls-Verteilung von Wellenfunktionen. Die Unschärferelation verursacht Probleme bei kleinen Zeit-Frequenz-Intervallen. Im Rahmen des Bachelorprojektes sollen die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden erforscht werden. Dabei sollen auch kombinierte Gabor-Wigner-Transformationen untersucht werden. Die Zeit-Frequenz-Analyse soll konkret zur Berechnung der Emissionszeiten kohärenter Strahlung aus lasergetriebenen Atomen verwendet werden.
Ansprechpartner: M. Lein

Bachelorarbeiten in der AG Quanteninformation

In der Arbeitsgruppe Quanteninformation gibt es vielfältige Möglichkeiten für Bachelorarbeiten. Unsere Vorschläge lassen sich in drei Kategorien einteilen. Einige der Bachelorarbeiten sollen Beiträge zu laufenden Forschungsarbeiten in der Arbeitsgruppe leisten. Andere Themen beschäftigen sich mit Mathematischen Strukturen der Quantenmechanik. Hier steht die Auseindersetzung mit mathematischen Grundlagen der Quantentheorie, die oft unhinterfragt verwendet werden, im Vordergrund. Die Themen beinhalten deshalb einen größren Anteil an Literaturrecherche. Zwei weitere Bachelorarbeiten sind im Bereich der klassischen Mechanik angesiedelt. Eine kurze Beschreibung der einzelnen Themen finden Sie hier.
Alle Themen werden von Reinhard Werner oder Andreas Ruschhaupt betreut. Für jedes Thema ist zudem ein Mitarbeiter als direkter Ansprechpartner verantwortlich, bei dem Sie bei Interesse oder Fragen einfach einmal vorbeischauen sollten.

Last modified: Tue, 31 May 2016

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