Seminar zum Wahlfach Nichtlineare Physik
Wintersemester 2005/2006

Phänomene und Mechanismen der Strukturbildung

(Seminar auch für Lehramtsstudenten geeignet: A / C, auch Veranstaltung des Graduiertenkollegs)

J. Imbrock, S. Demokritov, W. Lange, J. Berkemeier, C. Denz

Do. 11-13, AP, SR 222

 Terminplan

Inhalt

Das Verständnis nichtlinearer, komplexer Systeme gehört zu den großen wissenschaftlichen Herausforderungen des Jahrhunderts, da dieses für die gesamten Naturwissenschaften, aber auch für zahlreiche aktuelle Anwendungsfelder in Informations- und Nanotechnologie, Materialwissenschaften, Biologie und Medizin von außerordentlicher Bedeutung ist. Galaxien, Wolken, menschliche Gesellschaften, Nervensysteme, chemische Reaktionen, optische, magnetische und quantenphysikalische Systeme zeigen zahlreiche Strukturen, die von einfachen Mustern bis hin zu hochkomplexen raumzeitlichen Strukturen reichen können.
Im Seminar sollen Phänomene aus den Bereichen der chemischen Reaktionen, der Reaktions-Diffusionssysteme, des Magnetismus und insbesondere der Optik im Vordergrund stehen, da diese auch für Anwendungen von außerordentlicher Bedeutung sind. Zu den aktuellen Forschungsbereichen, die sowohl von grundsätzlicher Bedeutung für das Naturverständnis sind als auch ein erhebliches An-wendungspotential haben, zählen räumliche und zeitliche Solitonen, periodische und chaotische Muster sowie Erregbarkeitswellen. Der Schwerpunkt der Seminarthemen liegt dabei auf den experimentell zugänglichen Phänomenen und deren grundlegende Entstehungsmechanismen.

Solitonen

• Wie entstehen Solitonen - einführender Vortrag
• magnetische Solitonen
• optische räumliche Solitonen
• dissipative Solitonen in optischen Rückkopplungssystemen
• dissipative Solitonen in Reaktions-Diffusionssystemen

periodische Musterbildung

• Entstehung periodischer Strukturen - Bifurkation und Schwellwerte
• Musterbildung in photorefraktiver Optik (einfache Muster)
• Musterbildung in atomaren Dämpfen (komplexere Muster, Dynamik, Quasimuster)
• Kontrolle von Musterbildung (Denz, verschiedene Systeme)
• Musterbildung in magnetischen Systemen

Musterbildung und Chaos

• Was ist Chaos ?
• raum-zeitliche Strukturen in der nichtlinearen Optik

Zusätzlich zum inhaltlichen Lernen soll den Vortragenden die Möglichkeit gegeben werden, neue Multimedia-Techniken kennen zu lernen und den eigenen Vortragsstil zu üben.

Voraussetzung: Vordiplom

Voranmeldung: C. Denz ( denz@uni-muenster.de) oder J. Berkemeier ( berkeme@uni-muenster.de)