Universität Wien

260007 VO Advanced Computational Physics (2025S)

6.00 ECTS (4.00 SWS), SPL 26 - Physik
Moodle
Mi 18.06. 09:00-10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien

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Sprache: Englisch

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  • Montag 03.03. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 05.03. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 10.03. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Montag 17.03. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 19.03. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 24.03. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 26.03. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 31.03. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 02.04. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 07.04. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 09.04. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 28.04. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 30.04. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 05.05. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 07.05. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 12.05. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 14.05. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 19.05. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 21.05. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 26.05. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 28.05. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 02.06. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 04.06. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Mittwoch 11.06. 09:00 - 10:30 Josef-Stefan-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Montag 16.06. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien
  • Montag 23.06. 13:00 - 14:30 Erwin-Schrödinger-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 5. Stk., 1090 Wien

Information

Ziele, Inhalte und Methode der Lehrveranstaltung

Computational Physics bezeichnet den Einsatz von computergestützten Rechenmethoden zur Lösung physikalischer Fragestellungen und hat sich in den letzten Jahrzehnten als eigenständige dritte Säule neben den klassischen Disziplinen der Physik, Experimentalphysik und Theoretischer Physik, etabliert. Wie die konventionellen Zugänge auch, ist Computational Physics nicht ein inhaltlicher Spezialbereich, sondern eine Vorgehensweise und daher auf kein bestimmtes Teilgebiet der Physik beschränkt. Die Anwendungen reichen von der Überprüfung theoretischer Näherungsmethoden (durch Bereitstellung numerisch exakter Resultate für ausgewählte Modellsysteme) bis zum Ersatz bzw. zur Erweiterung von Laborexperimenten zu extremen Raum- und Zeitskalen oder physikalischen Bedingungen. Durch die ständige Zunahme an Rechnerleistung können heute sehr komplizierte physikalische Modellsysteme am Computer simuliert und ihre Eigenschaften in beliebigem Detail untersucht werden.
Diese Vorlesung, die eher auf das tiefere Verständnis ausgewählter Methoden als auf einen umfassenden, aber oberflächlichen Überblick ausgerichtet ist, bietet eine Einführung in die wichtigsten Techniken zur Simulation von Vielteilchensystemen in der Statistischen Mechanik:
- Monte Carlo Simulationen
- Molekulardynamik
- Langreichweitige Wechselwirkungen
- Entropie und freie Energie
- Seltene Ereignisse
Da die Vorlesung praktisch anwendbare Kenntnisse vermitteln will, wird zu allen Verfahren so viel Hintergrundinformation gegeben, daß die Teilnehmer in der Lage sein sollten, diese selbst zu implementieren oder die bereitgestellten Demonstrationsprogramme zu verallgemeinern. Daher bilden die begleitenden Übungen auch einen wesentlichen Bestandteil der Lehrveranstaltung.
Voraussetzungen: Grundkenntnisse der statistische Mechanik und der Quantenmechanik, gute Programmierkenntnisse.

Art der Leistungskontrolle und erlaubte Hilfsmittel

Die Leistungskontrolle erfolgt in einer schriftlichen Modulprüfung. Bei der Prüfuns sind jegliche Hilfsmittel elektronischer oder sonstiger Natur (Bücher, Skripten etc.) untersagt.

Mindestanforderungen und Beurteilungsmaßstab

Um die Prüfung zu bestehen, müssen mindestens 50% der maximal erreichbaren Punkte erreicht werden. Der Notenschlüssel lautet:
0 -49%: nicht genügend (5)
50 - 61% genügend (4)
62 - 74%: befriedigend (3)
75 - 86%: gut (2)
87 - 100%: sehr gut (1)

Prüfungsstoff

Der Prüfungsstoff umfasst jene Inhalte des Skriptums, welche in der Vorlesung behandelt werden. Das Skriptum ist auf der Moodle-Seite der Lehrveranstaltung verfügbar.

Literatur

M.P. Allen, D.J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford, 1978.
D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation, Academic Press, San Diego, 2002.
D.C. Rapaport, The Art of Molecular Dynamics Simulation, Cambridge University Press, 1995.
M. E. Newman, G. T. Barkema, Monte Carlo Methods in Statistical Physics, Clarendon Press, Oxford, 1999.
M. E. Tuckerman, Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation, Oxford University Press, 2010.
David P. Landau and K. Binder, Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, Cambridge University Press, 2009.

Zuordnung im Vorlesungsverzeichnis

M-CORE 1, M-VAF A 1, UF MA PHYS 01a, UF MA PHYS 01b

Letzte Änderung: Di 25.02.2025 13:46