Wilhelm und Else Heraeus Workshop für Lehrer

Kosmologie

25. - 29. September 2006 in Bremen

Kursmaterialien sind online


Nobelpreis 2006 für Kosmologie an J.C. Mather and G.F. Smoot

Ziele

Ort und Zeit

Anmeldung

Gebühren

Stundenplan

Kursinhalte

Kursmaterialien

Teilnehmer

Kursleiter

Anreise

Unterstützung

Literatur

Bilder

 

 

Ziele des Workshops

In den letzten Jahren hat die Kosmologie durch neue Beobachtungsergebnisse ganz neue Aspekte für das Verständnis der Welt im Großen eröffnet. Ganz besonders ''dunkle Materie'' und ''dunkle Energie'' sind hochaktuelle Themen, die nicht nur unter Wissenschaftlern, sondern auch in populären Vorträgen, Diskussionen und Fernsehsendungen höchste Aufmerksamkeit erregen. Diese neuen Erkenntnisse verändern unsere Sicht der Welt und der kosmischen Evolution in fundamentaler Weise.

Der Grad der Popularisierung - insbesondere durch das Fernsehen - bedingt, dass Schüler sehr gerne danach fragen und Auskunft haben wollen. Sowohl dies als auch die Tatsache, dass diese neuen Entwicklungen in der Kosmologie meistens noch nicht in Schulbüchern eingearbeitet werden konnten, bedeutet, dass die Nachfrage in angemessener Weise mehr über dieses Thema zu erfahren sehr groß ist.

Aus diesem Grund haben wir uns entschlossen, einen Workshop zum Thema ''Kosmologie'' für Lehrer anzubieten.

Aber nicht nur die Aktualität und Popularität dieses Themas hat uns auf diese Idee gebracht; dieses Thema bietet sich für eine solche Veranstaltung auch deswegen an, weil nur einfache Mathematik angewendet werden muss und die Kosmologie auch sowieso in manchen Lehrplänen als optionales Thema in der Oberstufe angegeben ist. Daher finden wir, dass dieses Thema prädestiniert für eine Lehrerfortbildung ist.

In diesem Workshop geht es darum, den Stoff der Kurse derart aufzubereiten, dass er in wesentlichen Teilen direkt für den Unterricht verwendet werden kann. Dies soll durch Diskussionen und in Zusammenarbeit mit den Lehrern an den nachmittäglichen Übungs- und Diskussionsstunden erreicht werden. Auch sollen den Lehrern zusätzliche Informationen zur Verfügung gestellt werden, die wegen einer gewissen Kompliziertheit und Fülle nicht direkt für den Unterricht zu verwenden sind, die aber dennoch in Diskussionen mit Schülern von Nutzen sein können.

Inhaltlich sollen die Grundlagen der Kosmologie dargestellt sowie deutlich gemacht werden, welche Annahmen und Ansätze hinter der heutigen Sicht der kosmischen Evolution stecken, die z.B. zu der Interpretation führen, dass ein Großteil der Materie im Universum aus dunkler Materie und dunkler Energie besteht.

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Zeit und Ort

Anreise:Sonntag, 24. September 2006
Beginn: Montag, 25. September 2006
Ende: Freitag, 29. September 2006,

Die Vorträge finden statt im

Hotel Landgut Horn in Bremen
Leher Heerstrasse 140
28357 Bremen

Tel: (0421) 25890
Fax: (0421) 2589222
info@landgut-horn.de
www.landgut-horn.de

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Anmeldung

Direkt im Hotel Landgut Horn in Bremen

oder bei

Dr. Claus Lämmerzahl
ZARM
Universität Bremen
Am Fallturm
28359 Bremen

e-mail: laemmerzahl@zarm.uni-bremen.de
Phone: +49 (0)421 - 218 - 8687
mobile: 0151 - 14162651
Fax: +49 (0)421 - 218 - 2521

Teilnahme in Reihenfolge der Anmeldung

Die Anmeldung im Hotel ist gleichzeitig die Anmeldung zum workshop.

Bei Hotelübernachtung bitte angeben, ob Raucher- oder Nichtraucherzimmer gewünscht wird, und ob die Abreise am Freitag oder Samstag erfolgt.

Es sind noch Plätze frei.

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Gebühren

Wir erheben keine Gebühren.

Das Hotel mit Vollpension kostet

  • Im Einzelzimmer: 60 Euro/Tag
  • Im Zweibettzimmer: 45 Euro/Tag

Die Tagungspauschale wird von der Heraeus-Stiftung übernommen.

Einigen Lehrern kann ein Zuschuß gewährt werden.

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Stundenplan

Zeit Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag
08:50 - 09:00 Begrüßung        
09:00 - 10:30 SRT ART ART ART TK
10:30 - 11:00 Kaffee Kaffee Kaffee Kaffee Kaffee
11:00 - 12:30 TK TK TK TK BK
12:30 - 15:00 Mittagessen Mittagessen Mittagessen Mittagessen Mittagessen
15:00 - 16:30 ART BK Exkursion* BK BK
16:30 - 17:00 Kaffee Kaffee Kaffee Kaffee/Abreise
17:00 - 18:30 Ü+D Ü+D Ü+D
19:00 - 20:00 Social dinner Abendessen Abendessen Abendessen
20:00 - 21:30 BK

Vortrag Bartelmann*

Vortrag Leibundgut*

SRT = Spezielle Relativitätstheorie (Lämmerzahl)
ART = Allgemeine Relativitätstheorie (Lämmerzahl)
TK = Theoretische Kosmologie (Kunz)
BK = Beobachtende Kosmologie (Hillebrandt)
Ü+D = Übungen und Diskussionen

* Der Vortrag von Herrn Bartelmann findet im Bremer Haus der Wissenschaft statt.

 

Abendvorträge:

Prof. Dr. Mathias Bartelmann (Heidelberg): Dunkle Strukturen im Dunklen Universum

Zusammenfassung: Was wir vom Universum sehen, ist mit den Schaumkronen auf dem Meer bei Nacht vergleichbar: Die sichtbaren Strukturen wie Galaxien und Galaxienhaufen sind nur ein spärliches Abbild der ausgedehnten und vielfach strukturierten Verteilung der Dunklen Materie, die zusammen mit der Dunklen Energie unser Universum bei weitem dominiert. Trotzdem können wir, vor allem mithilfe des Gravitationslinseneffekts, die Verteilung der Dunklen Materie erforschen und aufklären, wie dunkle Strukturen im Lauf der kosmischen Geschichte anwachsen.

Dieser Vortrag findet als öffentlicher Abendvortrag im Haus der Wissenschaft statt.

 

Dr. Bruno Leibundgut (ESO, München): Dunkle Energie

Zusammenfassung: Das Universum ueberrascht noch immer. Die Entdeckung eines neuen
Bestandteiles des Universum im letzten Jahrzehnt hat nicht nur alte Theorien wieder belebt, sondern auch eines der größten physikalischen Rätsel erzeugt. Die Natur der Dunklen Energie passt in keines der 'Standardmodelle' der Teilchenphysik oder der Kosmologie. Die Existenz dieser neuen, das Universum dominierenden Komponente, ist ein Hinweis, dass unser Verständnis noch immer begrenzt ist.

Der direkteste Hinweis auf die Dunkle Energie kommt von Messungen der Expansionsgeschichte des Universums. Durch die exakte Vermessung von kosmologischen Entfernungen und die Änderung der Expansionsrate können einige der Eigenschaften der Dunklen Energie bestimmt werden.

Hier finden Sie diesen Vortrag -- homepage von B. Leibundgut

 

Exkursion:

1. Besuch des ZARM (Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). Einleitender Vortrag und Besichtigung der Experimentiereinrichtungen. Infomationen für Schülerbesuche.

2. Stadtführung. (Eine Besichtigung des Rathauses ist leider nicht möglich, da dieses an diesem Tag von der Landesregierung selbst in Anspruch genommen wird.)

(Änderungen vorbehalten)

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Kursinhalte

Spezielle Relativitätstheorie: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, grundlegende Experimente, Zeit- und Längenmessung. Minkowski-Raum, Bewegung von Teilchen und Licht. Energie-Impuls-Tensor.

Allgemeine Relativitätstheorie: Mannigfaltigkeit, Geometrie, Krümmung. Geometrische Begriffe sollen am Beispiel zweidimensionaler gekrümmter Flächen dargestellt werden. Bewegungsgleichungen für Licht und Teilchen. Einsteinsche Feldgleichungen. Im Hinblick auf die Anwendung in der Kosmologie werden homogene und isotrope Geometrien charakterisiert. Formulierung der Einsteinschen Feldgleichungen für Kosmologie. Energie-Impuls--Tensor für ideale Flüssigkeiten. Kosmologische Konstante. Kosmologische Rotverschiebung. Lichtablenkung im Gravitationsfeld und Gravitationslinseneffekt für Bestimmung der dunklen Materie.

Theoretische Kosmologie: Ausgehend von den Einsteinschen Feldgleichungen und dem kosmologischen Prinzip sollen die Friedmann-Lemaitre Modelle für die kosmologische Evolution hergeleitet werden. Sie basieren auf der Robertson-Walker Metrik mit dem dynamischen Skalenparameter des Universums und dem Krümmungsparameter. Anhand zentraler Begriffe wie z.B. der Hubble-Funktion oder der kritischen Dichte sollen dann die Friedmann-Lemaitre Kosmologien analysiert werden. Weitere Themen sind die Rotverschiebung von Spektrallinien, die Existenz von Horizonten, das Modell der Inflation, die thermische Geschichte des Universums und Szenarien für die Zukunft des Universums.

Beobachtende Kosmologie: (i) Phänomenologische Kosmologie:Verteilung von Energie und Materie; kosmische Entwicklung. (ii) `Klassische' Tests: Mikrowellenhintergund; Bestimmung kosmologischer Parameter (Krümmung, Hubble Parameter, Verzögerungsparameter); primordiale Nukleosynthese. (iii) Strukturbildung und Galaxienentstehung und -entwicklung.

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Kursmaterialien

Einführung: download pdf 2 MB (Version 30.9.2006)

Spezielle Relativitätstheorie: download pdf 20 MB (Version 30.9.2006)

Allgemeine Relativitätstheorie: download 143 MB (Version 30.9.2006)

Probleme der Allgemeinen Relativitätstheorie: download pdf 6 MB (Version 30.9.2006)

Theoretische Kosmologie:: download pdf 22 MB (Version 29.9.2006)

Beobachtende Kosmologie: download ppt 18 MB (Version 28.9.2006)

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Teilnehmer

Barkey, Ludger (Osnabrück) [h]
Blöser, Lutz (Frankfurt) [h]
Bock, Hermann [h]
Bröse, Michel (Kempen) [h]
Cziowski, Peter (Hamburg) [h]
Darmer, Herbert (Norderstedt) [h]
Doleschel, Karl-Heinz (Bietigheim) [h]
Dreßler, Jutta [h]
Feldmann, Carl-Arthur (Hamburg) [h]
Fischer, Klaus (Darmstadt) [p]
Friederich, Joachim (Pforzheim) [h]
Gebauer, Barbara (Berlin) [h]
Gerecke, Eva (Wald-Michelbach) [p]
Gerecke, Walter (Rimbach) [p]
Gotzes, Siegfried (Wuppertal) [h]
Hannig, Horst (Burgdorf) [h]
Haßfurther, Michael (Aschau) [h]
Heimberg, Manfred (Berlin) [h]
Hein, Wilhelm (Saarbrücken) [h]
Hellmann, Ulrike (Wuppertal) [h]
Hetterich, Peter (Großkarolinenfeld) [h]
Hillebrandt, Wolfgang (München) [h]
Hochstädt, Gertraude (Wittichenau) [h]
Jäckel, Dr. Christian (Beringstedt) [h]
Kambach, Stefan (Donaueschingen) [h]
Klein, Martin (Mainz) [h]
Krautloher, Thomas (Friesenried) [h]
Kunz, Jutta (Oldenburg) [h]
Lächa, Roland (Hünfeld) [h]
Lämmerzahl, Claus (Bremen) [p]
Langguth, Ferdinand (Lünen (Westf.)) [h]
Meyer, Dietrich (Rothenburg) [p]
Oetjen, Heiko (Osterholz-Scharmbeck) [p]
Ogrisek, Gerald (Berlin) [h]
Pahlow, Ronald (Gadenbusch) [h]
Saher, Ulrike (Düsseldorf) [h]
Sauerbrei, Arite (Warin) [p]
Scharf, Thomas (Stuttgart) [h]
Schattner, Marcus (Nürnberg) [h]
Schiener, Dr. Benno (Bamberg) [h]
Schulz, Jürgen (Berlin) [h]
Sdun, Lothar (Villingen-Schwenningen) [h]
Seemann, Dr. Rüdiger (Edermünde) [p]
Sinne, Erik (Niederfüllbach) [h]
Spickerhof, Jürgen (Tossens) [p]
Skarel, Christhild (Krefeld)
Stamm, Bernd (Rödental) [h]
Stark, Karlheinz (Mühlacker) [h]
Tillmanns, Dr. Peter (Marburg) [h]
Unzicker, Dr. Alexander (München) [h]
Wallasch, Dr. Joachim (Alfter) []
Witschel, Thomas (Simmelsdorf) [h]
Zipperer, Michael (Heidelberg) [h]

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Die Kursleiter

Die Kurse werden gehalten von

Prof. Dr. Wolfgang Hillebrandt
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Garching bei München

 

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Institutshomepage

Prof. Dr. Jutta Kunz
Institut für Physik
Universität Oldenburg

 

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Institutshomepage

Priv.-Doz. Dr. Claus Lämmerzahl
ZARM
Universität Bremen

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Institutshomepage

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Anreise

Hier finden Sie eine Wegbeschreibung

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Unterstützung

Dieser Lehrer-Workshop wird freundlicherweise unterstützt von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung.

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Literatur und weitere Informationen (wird weiter ergänzt)

Fachbücher

  1. Peter Schneider: Einführung in die Extragalaktische Astronomie und Kosmologie (Springer, Berlin, 2006)
  2. W. Rindler: Relativity - Special, General and Cosmological (Oxford 2001)
  3. ...

Populärwissenschaftliche Bücher

  1. Gerhard Börner: Kosmologie (Fischer TB, 2002)
  2. Harald Lesch, Jörn Müller: Kosmologie für Fußgänger, Eine Reise durch das Universum, 2 Audio-CDs (Goldmann, 2001)
  3. Gerhard Börner: The Early Universe - Facts and Fiction, Springer-Verlag, Berlin 2003
  4. Clifford Will, Hatte Einstein recht? ().

Fachartikel

  1. M. Tegmark et al.: Cosmological parameters from SDSS and WMAP. Phys. Rev. D 69, 103501 (2004)
  2. P.J.E. Peebles und B. Ratra: The cosmological constant and dark energy, Rev. Mod. Phys. 75, 559 (2003)
  3. D. Spergel et al: First-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: Determination of cosmological parameters, Astrophys. J. Suppl. Ser. 148, 175 (2003)
  4. C.L. Bennet et al. First-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: Preliminary maps and basic results. Astrophys. J. Suppl. Ser.148, 1 (2003).
  5. B. Leibundgut: Type Ia Supernovae, Astron. Astrophys. Rev. 10, 179 (2000).
  6. C. Lämmerzahl: Special Relativity and Lorentz Invariance, Ann. Physik (Leipzig) 14, 71 (2005).
  7. C. Lämmerzahl: Relativity and Technology, Ann. Physik (Leipzig) 15, 5 (2006).
  8. A. Aguirre and C. P. Burges and A. Friedland and D. Nolte: Astrophysical constraints on Modifying Gravity at Large Distances, hep-ph/0105083
  9. J.-P. Uzan: The fundamental constants and their variation: observational and
    theoretical status, Rev. Mod. Phys. 75, 403 (2003), hep-ph/0205340

Populärwissenschaftliche Artikel

  1. M. Rauner: Aus! DIE ZEIT vom 26.01.2006
  2. W. Hillebrandt und F. Röpke: Supernovae vom Typ Ia, Sterne und Weltraum, Mai 2005, Seite 22.** [Zusatzmaterial zu diesem Artikel]
  3. B. Leibundgut: Helle Sterne im Dunklen Universum, Sterne und Weltraum, Mai 2005, Seite 30.**
  4. G. Börner: Der Nachhall des Urknalls, Physik Journal 4, Seite 21 (Februar 2005)*
  5. Spektrum Dossier: Fantastisches Universum (Spektrum Verlag 2005)
  6. Spektrum Dossier: Der Anfang der Welt (Spektrum Verlag 2005)
  7. Sterne und Weltraum Spezial: Der heiße Kosmos (Spektrum Verlag 2004)
  8. C. Wetterich: Quintessenz - die fünfte Kraft, Physik Journal 3, Seite 43 (Dezember 2004)*
  9. D.B. Cline: Die Suche nach Dunkler Materie, Spektrum d. Wiss., Oktober 2003, Seite 44.
  10. D. Giulini und N. Straumann: Das Rätsel der kosmischen Vakuumenergiedichte und die beschleunigte Expansion des Universums, Physikalische. Blätter 56, 41 (November 2000)*
  11. The Early Universe, Nature Insight, L. Sage (ed.), mit Artikeln von C.L. Bennet, S.M. Carroll, V. Springel, C.S. Frenk, S.D.M. White, E.M. Hu, L.L. Cowie, J.J. Cowan, C. Sneden, Nature 2006, Seiten 1125 - 1131.

    *Diese Artikel stellte uns freundlicherweise der Wiley-VCH Verlag zur Verfügung.
    ** Diese Artikel stellte uns freundlicherweise die Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft zur Verfügung.

Folien von Vorträgen

  1. W. Hillebrandt: Licht vom Anfang der Welt: Können Sternexplosionen das Universum vermessen?
  2. W. Hillebrandt: Astronomie und Astrophysik - Eine Einführung
  3. M. Bartelmann und T. Kühnel: Kosmologie für die Schule
  4. ...

Educational Links

  1. Hands on Universe ist eine Web-site mit deren Hilfe Schüler die Anwendung von Mathematik und Physik mit wissenschaftlichen Messdaten lernen können. Es gibt dazu deutsche und internationale Teilnehmer. Die homepage dieses Projedkts ist in Berkeley (USA) beheimatet
    Hands on Universe - Berkeley
    Deutsche Teilnehmer sind
    Hands on Universe - Uni Göttingen
    Hands on Universe - Uni Bochum
    Hands on Universe - TU München
  2. Astronomische Übungsreihe der ESA (European Space Agency) und ESO (European Southern Observatory). Diese Seiten sind auf Deutsch.
  3. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP

Sonstige Links

  1. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP

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Einige Bilder von Bremen

Das ZARM mit dem Bremer Fallturm (146 m)

 

 

 

Bremer Rathaus

 

 

Marktplatz mit Roland

typisches Wohngebiet

Schnoor-Viertel im Zentrum von Bremen

Die Bremer Flagge.

Diese Flagge hat ihren Ursprung im Mittelalter. Die roten und weissen Streifen symbolisieren die bürgerliche Freiheit der Bremer. Die amerikanische Flagge soll nach diesem bremer Vorbild erstellt worden sein.

Luftaufnahme der Innenstadt von Bremen

 

Die Bremer Stadtmusikanten

Windmühle inmitten von Bremen

 

 

Norddeutscher Baustil

Mehr Information zu Bremen

 

Willkommen in Bremen!

 

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