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Name des Moduls [117500] Particles in Strong Electromagnetic Fields Bezeichnung des Moduls PAFMO250

Studiengang [128] - Physik ECTS Punkte 4

Arbeitsaufwand für Selbststudium 75 Häufigkeit des Angebotes (Modulturnus) jedes 2. Semester (ab Sommersemester)
Arbeitsaufwand in Präsenzstunden 45 Dauer des Moduls 1
Arbeitsaufwand Summe (Workload) 120    

Modul-Verantwortliche/r

Prof. Dr. Matt Zepf

Voraussetzung für die Vergabe von Leistungspunkten (Prüfungsform)

Numerisches Projek oder mündliche Prüfung (100%)

Empfohlene Literatur
  • J.D. Jackson, Classical Electrodynamics
  • L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Classical Theory of Fields
  • P. Gibbon, Short Pulse Laser Interactions with Matter
  • G.A. Mourou, T. Tajima, and S.V. Bulanov, Optics in the relativistic regime, Reviews of Modern Physics, 78, 309 (2006)
Unterrichtssprache

Englisch

Voraussetzung für die Zulassung zum Modul

Keine

Empfohlene bzw. erwartete Vorkenntnisse

Grundkenntnisse Elektrodynamik, Quantenmechnik und spezielle Relativitätstheorie

Art des Moduls (Pflicht-, Wahlpflicht- oder Wahlmodul)

128 M.Sc. Physik Vertiefung „Optik”: Wahlpflichtmodul

628 M.Sc. Photonics: Wahlpflichtmodul

Zusammensetzung des Moduls / Lehrformen (V, Ü, S, Praktikum, …)

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Inhalte
  • Electrons in constant fields
  • Electrons in electromagnetic pulses
  • Radiation produced by particles in extreme motion
  • Radiation reaction
  • QED effects in strong laser fields
Lern- und Qualifikationsziele

This course is devoted to the dynamics of charged particles in extremely strong electromagnetic fields, with a focus on ultraintense laser fields. Starting with motion of electrons in constant magnetic and electric fields, the course continues with the electron motion in laser pulses of high intensity when the particle motion becomes relativistic, as well as when radiation back-reaction and quantum effects become relevant. The radiation spectra produced by electrons in extreme motion will be calculated for several of the most important cases: synchrotron radiation, Thomson scattering, and undulator radiation. The theory of radiation reaction on electron motion will be developed, and various models for the practical calculation of these effects will be discussed. The last part of the course will be devoted to discuss QED effects in strong laser fields: stochasticity in radiation reaction, electron-positron pair production in strong fields, and QED cascades. The analytical framework will be complemented with the help of numerical simulations.


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