Allgemeine Relativitätstheorie (PW-GR)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: General Relativity)

Lehrveranstaltungen:

• • Allgemeine Relativitätstheorie
    (Vorlesung, 3 SWS, Klaus Mecke, Mo, 13:30 - 16:00, HE)
  • Übungen Allgemeine Relativitätstheorie
    (Übung, 3 SWS, Klaus Mecke, Mi, 12:00 - 14:00, 14:00 - 16:00, 16:00 - 18:00, SR 01.683; Do, 14:00 - 16:00, SR Biologie)

Empfohlene Voraussetzungen:

Die Vorlesung will Grundkenntnisse der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie vermitteln und ihre Implikationen für Kosmologie und einer vereinheitlichten Feldtheorie von Raum, Zeit und Materie darstellen. Sie richtet sich vor allem an Bachelor- und Lehramtstudierende sowie an Masterstudierende, die nicht unbedingt planen, in diese Themenrichtungen einen eigenen Forschungsschwerpunkt zu legen. Voraussetzungen sind vor allem die Vorlesungen zur Theoretischen Physik I und II, d.h. die Klassische Mechanik und Elektrodynamik. Weder Quantentheorie noch Statistische Physik werden benötigt, dafür aber ein Interesse, sich vertieft mit Differentialgeometrie und Vektoranalysis zu beschäftigen.

Inhalt:

A. Spezielle Relativitätstheorie

• Inertialsysteme, Lichtkegel, Relativistische Kinematik

• Relativistische Dynamik

• Kovariante Formulierung der Elektrodynamik und Quantenmechanik

• Relativitäts- und Äquivalenzprinzip
  

B. Allgemeine Relativitätstheorie

• Riemannsche Geometrie, Tensorfelder

• Einsteins Feldgleichungen

• Energie-Impuls-Tensor

• Sphärisch symmetrische Raumzeiten: Schwarzschild- und Reissner-Nordstrom-Lösungen

• Räumlich homogene Raumzeiten: Isotrope Friedmann-Robertson-Walker (FRW)-Raumzeiten, (Anti-)de Sitter-Vakuum-Raumzeiten
  

C. Astrophysik und Kosmologie

• Perihelpräzession des Merkurs, Lichtablenkung an der Sonne, gravitative Rotverschiebung

• Sternmodelle, Schwarze Löcher und Gravitationskollaps

• Gravitationswellen

• Kosmologisches Standardmodell
  

Lernziele und Kompetenzen:

Die Teilnehmer

• können die relevanten Themen der Vorlesung erläutern;

• können die Methoden auf konkrete Beispiele anwenden.
  

Die Teilnehmer erwerben Grundkenntnisse der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie und werden in die Lage versetzt, die Implikationen für Kosmologie und einer vereinheitlichten Feldtheorie von Raum, Zeit und Materie zu verstehen.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Allgemeine Relativitätstheorie)
2. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physics (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Allgemeine Relativitätstheorie)
3. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich 1 | Allgemeine Relativitätstheorie)
4. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Theoretische Physik und Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich 1 | Allgemeine Relativitätstheorie)
5. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich 1 | Allgemeine Relativitätstheorie)
6. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich 1 | Allgemeine Relativitätstheorie)
7. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
8. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
9. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
10. Physik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
11. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2007 | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
12. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
13. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
14. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Allgemeine Relativitätstheorie)
15. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Allgemeine Relativitätstheorie)
16. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Master of Science)
    (Po-Vers. 2018w | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Allgemeine Relativitätstheorie)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Allgemeine Relativitätstheorie (Prüfungsnummer: 71171)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 7.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: SS 2022 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Klaus Mecke