• Monday June 24,2019

Theoretisches Institut

Anonim

Leider bin ich nicht hier, um bekannt zu geben, dass Bewerbungen für Studenten angenommen werden, die am diesjährigen Undergraduate Theory Institute teilnehmen möchten. Das liegt daran, dass es das Undergraduate Theory Institute nicht gibt, zumindest soweit ich weiß. (Google kennt auch keine.) Aber ich denke, es wäre eine großartige Idee - wenn ich es hier auf dem Blog poste, wird es jemand beginnen.

Es ist zunehmend üblich, dass Physikstudenten während ihres Grundstudiums an irgendeiner Art von Forschung teilnehmen. Die NSF verfügt über ein sehr erfolgreiches Programm "Research Experience for Undergraduates", mit dem Studierende beispielsweise im Sommer an einer anderen Forschungseinrichtung als ihrer eigenen forschen. Eine möglichst frühe Beteiligung an der Forschung ist aus verschiedenen Gründen eine gute Idee für Studenten. Am wichtigsten ist jedoch, dass die Art, echte Forschung zu betreiben, bei der die Antworten nicht im hinteren Teil des Buches stehen, sich völlig von fast jeder Unterrichtserfahrung oder sogar dem Selbststudium unterscheidet, bei dem Sie versuchen, Material zu erlernen, das jemand anderes bereits hat beherrscht. Der Übergang vom Studium zum Unbekannten ist eine der schwierigsten Übergänge, die während des Studiums zu machen sind, und einen Vorsprung zu finden, ist eine enorme Hilfe. Auf einer prosaischeren Ebene ist es nützlich, eng mit einem Berater zusammenzuarbeiten, der am Ende Empfehlungsschreiben verfassen kann. Und vergessen wir nicht, dass es viel Spaß machen kann!

Leider sind die Perspektiven für Schüler, die Theorie oder Experiment machen wollen, sehr unterschiedlich. Es ist oft richtig, dass bei einem experimentellen Projekt ein Student, der nur über die Grundlagen der Einführungsphysik verfügt, etwas über das jeweilige Experiment lernen kann und nach einer kurzen Lernphase bald ernsthaft dazu beitragen kann die Arbeit. Auf theoretischer Seite ist die Lernkurve viel weniger steil und es ist viel mehr Hintergrundwissen erforderlich, bevor ein Student etwas Interessantes tun kann. In meinem Bereich ist es schwierig, Originalarbeiten zu machen, bis Sie zumindest Kurse in Quantenfeldtheorie und allgemeiner Relativitätstheorie besucht haben.

Trotzdem bekomme ich, wie viele andere theoretische Physiker, viele Anfragen von Studenten, die gerne forschen würden. Es macht mir sehr viel Spaß, zu forschen und Studenten zu haben, aber um ehrlich zu sein, ist es oft sehr schwierig, Dinge für sie zu finden, da der Hintergrund einfach nicht da ist. Ich habe es schon einige Male gemacht - ich habe vier Bachelorarbeiten und drei Sommerforschungsstudenten betreut. Manchmal passt alles zusammen und endet mit einem interessanten, publikationsfähigen Papier. Häufig ist es eine Ausrede, die Schüler ein bisschen GR oder QFT lernen zu lassen und vielleicht mit den Grundlagen eines Problems zu beginnen, bevor sie erwachsen werden und ihren Abschluss machen.

Es gibt eine absolut gute Antwort auf diese Situation: Selbst wenn Sie später Theoretiker werden möchten, ist es eine gute Idee, experimentelle Forschung als Student zu betreiben. Vielleicht werden Sie nicht in die Art von Arbeit eintauchen, die Sie letztendlich ausüben wollen, aber (1) etwas über die Funktionsweise von Experimenten zu verstehen, ist eindeutig eine gute Sache, und (2) die wichtige Lektion liegt nicht in den Details des Einzelnen Feld, aber in dem, was es ist zu forschen, was fast unabhängig von der Art der Forschung ist, die Sie betreiben. Das habe ich getan, als ich in Villanova an der Photometrie von verdeckten Sternen mit variabler Strahlung arbeitete; Ich habe ein schönes Papier daraus bekommen. (Und mein Lieblingsstar, Epsilon Aurigae, wird in einigen Jahren wieder in die Finsternis gehen, und ich erwarte, dass unser Modell spektakulär bestätigt wird und dass Ruhm und Reichtum folgen.)

Und ich erzähle das den Leuten die ganze Zeit, aber die Studenten wollen trotzdem Theorie machen! Ungeduldige kleine Kerle. Aber ich kann sie kaum beschuldigen - wir locken sie mit ausgefeilten Geschichten über schwarze Löcher, Supersymmetrie und dunkler Energie in das Feld, und es wird erst klar, dass sie nicht wirklich etwas über das Zeug lernen werden, bis sie voll im Gange sind wenn ja dann in der Schule.

Ich hatte also die Idee zu einem theoretischen Institut. Der theoretische Hintergrund, den Sie benötigen, um nützliche Arbeit zu leisten, ist ziemlich groß, viel größer, als wenn Sie sich in einen Sommer quetschen könnten. Auf der anderen Seite könnten sechs Wochen recht intensives Lernen zwischen dem Junior- und Senior-Jahr dazu beitragen, begeisterte Studenten mit vielen der grundlegenden Ideen vertraut zu machen, denen sie als Theoretiker begegnen werden. Wenn nicht anders, könnten sie sich mit einer Reihe von Schlagworten vertraut machen, die sie jahrelang hören werden. Das hört sich oberflächlich an, könnte jedoch von großem Nutzen sein - es bedeutet, dass sie sofort zu Seminaren gehen und sich mit Professoren unterhalten können, wenn sie die Schule besuchen, und viel besser verstehen, mit welchen Ideen sie sich beschäftigen.

Also ein sechswöchiger Sommerkurs für Studenten. Viel Selbststudium, aber regelmäßige Vorlesungen von Fakultäten und vielleicht Postdocs. Ein paar Seminare zu sexy Sachen von aktuellem Forschungsinteresse als Belohnung, die sich jedoch hauptsächlich auf die grundlegenden Werkzeuge der theoretischen Forschung in Feldtheorie und Gravitation konzentrieren. (Seitdem weiß ich was - andere Spezialitäten sind willkommen!) Hier stelle ich mir den Lehrplan vor:

  1. Spezielle Relativitätstheorie, Indexnotation, Vektoren, Tensoren.
  2. Lagrange- und Hamiltonsche Mechanik.
  3. Klassische Skalarfeldtheorie.
  4. Messtheorien und Elektromagnetismus.
  5. Grundlagen der Lügengruppen, SU (n).
  6. Nicht-abelsche Symmetrien.
  7. Spontaner Symmetrieabbruch, der Higgs-Mechanismus.
  8. Topologische Mängel.
  9. Raumzeitkrümmung und Einsteinsche Gleichung.
  10. Schwarzschild- und Robertson-Walker-Raumzeiten.
  11. Grundlagen der Feldquantisierung und Feynman-Diagramme.

Sowas sowieso. Es scheint eine ungeheure Menge zu sein, die abzudecken ist, aber es wäre alles ziemlich zügig, und es gibt Vorteile, wenn man alles auf einmal an einem Ort sieht, umgeben von einer Gruppe anderer brillanter Schüler, die dasselbe Material studieren. Hätten Sie nicht gern eine solche Einführung als Student? Wenn wir ein paar schöne Vortragsnotizen zusammenstellen, wäre es sicherlich nicht zu schwierig, sie als billiges Nachschlagewerk zu veröffentlichen.

Alles, was ich jetzt brauche, ist eine umfangreiche (und zuverlässige) Finanzierungsquelle, jemand, der die Vorträge schreibt und hält, eine Gasteinrichtung und einen Organisationsassistenten, der sich um die Logistik kümmert. Ich werde die ganze Operation als eine wohlwollende, wenn auch etwas unverbundene, Vaterfigur betrachten, deren Hauptaufgabe es sein wird, die Brise mit den Studenten zu den nächtlichen Kaffee- und Whiskey-Stunden zu schießen. Irgendwelche Abnehmer?


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