Doktorské studium

Studijní obor Teoretická fyzika a astrofyzika

Stručná charakteristika oboru

Doktorské studium v oboru Teoretická fyzika a astrofyzika je určeno absolventům odborného i učitelského magisterského studia fyziky a astrofyziky na matematicko-fyzikálních, přírodovědeckých a pedagogických fakultách univerzit a absolventům fyzikálně zaměřených oborů vysokých škol technického směru s mimořádným zájmem o jmenované obory. Studium se soustřeďuje na několik nosných témat v oblasti teoretické fyziky a astrofyziky: v teoretické fyzice na dvě aktuální oblasti kvantové teorie, z nichž jedna směřuje ke kvantové teorii gravitace (smyčky, struny, d-brány, ...) a druhá ke studiu hranice kvantového a klasického světa. V astrofyzice je to výzkum horkých hvězd a hvězdných systémů s horkými složkami, speciálně pak fyziky hvězdných atmosfér horkých hvězd, hvězdného větru hnaného zářením a chemicky pekuliárních hvězd. Tradiční astrofyzikální oblastí je výzkum proměnných hvězd včetně metodologie zpracování a interpretace pozorovacího materiálu všeho druhu. Mezi další významné studované oblasti patří studium otevřených hvězdokup, studium dynamiky a kinematiky galaxií a astrofyzika vysokých energií.

Spolupracující instituce

Při zajištění oboru, jeho kvalitativní úrovně, naplnění požadavků profilu absolventů a odborné kvality disertačních prací spolupracuje Přírodovědecká fakulta MU s dalšími institucemi, a to zejména prostřednictvím externích členů oborové komise a externích školitelů:

  • Astronomický ústav AV ČR, v.v.i,
  • Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy.

Profil absolventa oboru

Absolvent studia má hluboké znalosti z teoretické fyziky, případně astrofyziky, které mu umožňují samostatně a tvůrčím způsobem přistupovat k řešení obtížných fyzikálních či astrofyzikálních problémů, od jejich formulace a řešení s použitím přiměřeného matematického aparátu k interpretačním závěrům a jejich prezentaci před vědeckou komunitou.

Uplatní se jako samostatný vědecký pracovník na ústavech Akademie věd ČR, na vysokých školách a na dalších vzdělávacích institucích zabývajících se i základním výzkumem, jako jsou hvězdárny a planetária. Může se uplatnit i jako metodik a expert v oblasti základního a středoškolského vzdělávání či v různých funkcích státní správy tak či onak spjatých s vědou.

Vstupní požadavky na uchazeče o přijetí ke studiu

(A) Odborné požadavky: Bezpečná orientace v základním univerzitním kurzu obecné a teoretické fyziky a astrofyziky, vědomí souvislosti disciplín. Zvládnutí matematického aparátu nezbytného k formulaci a řešení problémů teoretické fyziky, případně astrofyziky. Tematické okruhy pro přijímací řízení (konkrétní témata pro přijímací řízení jsou formulována v rámci těchto obecnějších okruhů podle plánovaného zaměření disertační práce):

Tematické okruhy pro přijímací řízení:

  • Společné: Popis časového vývoje fyzikálního systému, příklady. Klíčové experimenty ve fyzice, příklady. Symetrie a její důsledky, příklady. Aproximativní metody při popisu fyzikálních systémů a jejich časového vývoje, příklady.
  • Směr teoretická fyzika: Variační principy. Hilbertův prostor. Feynmanovy diagramy s aplikací v kvantové elektrodynamice. Stavová suma, příklady.
  • Směr astrofyzika: Fotometrická diagnostika hvězd. Spektroskopická diagnostika hvězd. Fyzika hvězdných atmosfér. Stavba hvězd. Vznik a vývoj hvězd a dvojhvězd. Fyzika horkých hvězd. Fyzika proměnných hvězd. Fyzika hvězdných soustav a mezihvězdné látky.  Fyzika vysokých energií.

(B) Jazykové požadavky: Schopnost porozumět anglicky psanému odbornému textu. Schopnost písemné a ústní komunikace na odborná témata v angličtině.

(C) Další požadavky:

Motivační rozprava o představě uchazeče o tématu disertační práce.

Hodnocení přijímací zkoušky a nutné podmínky pro přijetí:

  • Část (A) ... dosažení 40 bodů z 60 možných
  • Část (B) ... dosažení 20 bodů ze 40 možných
  • Část (C) ... nebodována

Studijní povinnosti a podmínky ukončení studia

Standardní doba studia je 4 roky, minimální kreditová hodnota studia je 240 kreditů. Forma studia je buď prezenční, nebo kombinovaná. Studium se ukončuje (§47 odst. 4 zákona o VŠ a pravidel Studijního a zkušebního řádu Masarykovy univerzity - SaZŘ)

  • státní doktorskou zkouškou
  • a obhajobou disertační práce.

Průběh studia se řídí individuálním studijním plánem (viz níže) a relevantními ustanoveními SaZŘ (zejm. Část čtvrtá). Účast ve výuce podléhá ustanovením čl. 9 SaZŘ s těmito výjimkami:

  • účast na odborných seminářích ÚTFA je po celou dobu studia povinná v prezenční formě,
  • účast při výuce předmětu Pomoc při výuce je povinná v prezenční formě v rozsahu stanoveném školitelem,
  • účast na jednorázových seminářích, prezentacích a pohovorech sloužících k hodnocení studentů (jsou-li předepsány) je povinná v prezenční i kombinované formě,
  • účast na jednorázových přednáškách hostujících odborníků, bezprostředně se týkajících tématu disertační práce; výčet těchto předmětů stanoví školitel.

Individuální studijní plán (ISP)

Individuální studijní plán sestavuje školitel zejména s ohledem na téma disertační práce. V rámci studijního plánu absolvuje doktorand jednak předměty přímo související s tématem disertační práce, jednak předměty vytvářející jeho odborný profil jako skutečnou nadstavbu magisterského studia (modelový ISP viz níže):

  • profilující předměty typu A: přednášky a semináře s obecnou fyzikální tématikou, jejichž cílem je rozšíření jeho fyzikálně-matematického vzdělání a prohloubení fyzikálního myšlení, umožňující kvalifikovaný přístup k řešení obecné fyzikální problematiky, včetně odborných seminářů fyzikálních ústavů dle příslušnosti školitele a ve vztahu k disertační práci,
  • profilující předměty typu B: specializované semináře (včetně semináře ÚTFA) a konzultace vztahující se k tématu disertační práce a semináře fyzikálních ústavů, případnou stáž na zahraniční či tuzemské instituci, vyžaduje-li to zpracování tématu disertační práce,
  • vlastní pedagogickou činnost v kurzech pregraduálního studia, jejímž cílem je získání praktických zkušeností při formulaci a řešení širšího spektra fyzikálních problémů a adekvátní elementarizaci použitých postupů (předmět Pomoc při výuce),
  • předměty související s jazykovou kompetencí, resp. tuto kompetenci prokazující,
  • důkladné studium literatury z oboru, zejména pak z užší oblasti tématu disertace, komunikace s badateli pracujícími na podobných problémech, zapojení se do týmové práce,
  • přípravu disertační práce,
  • získání původních vědeckých výsledků a jejich publikace v recenzovaném odborném časopisu.

Státní doktorská zkouška – obsah a rozsah, požadované znalosti

Podmínky pro podání přihlášky ke státní doktorské zkoušce:

  • získání nejméně poloviny minimální kreditové hodnoty studia,
  • absolvování všech povinných a povinně volitelných předmětů individuálního studijního plánu prvních čtyř semestrů studia,
  • získání nejméně poloviny kreditové hodnoty za předměty bezprostředně související s disertační prací (tyto předměty označí v ISP školitel),
  • úspěšné splnění jazykových požadavků dle čl. 30 odst. 4, písm. c) SaZŘ: angličtina,
  • případné předložení seznamu publikací a konferenčních prezentací jako přílohy přihlášky ke státní doktorské zkoušce.

Obsah a rozsah státní doktorské zkoušky, požadované znalosti

Státní doktorská zkouška prověřuje rozsah a hloubku uchazečových znalostí problematiky obecných matematicko-fyzikálních disciplín souvisejících s tématem disertační práce a jeho schopnost přistupovat tvůrčím způsobem k řešení problémů obecného charakteru, od jejich fyzikální formulace a řešení s použitím přiměřeného matematického aparátu k interpretačním závěrům. V souladu s tím jsou okruhy zkoušky, spadající tematicky do oblastí studovaných v rámci individuálních plánů, formulovány pro jednotlivého uchazeče tak, aby tvořily skutečnou nadstavbu magisterského studia.

Základem je všeobecný přehled v teoretické fyzice (podstatné části prvních pěti dílů kursu Landaua a Lifšice), respektive v astrofyzice (zde v rozsahu učebnice: B.W. Carroll, D.A. Ostlie: An Introduction to Modern Astrophysics. Addison-Wesley, 1996). Základy doplňují podrobné znalosti v oblastech, které bezprostředně souvisejí s tématem disertace v rozsahu odborné monografie.

 

Součástí státní doktorské zkoušky je rovněž prezentace studenta o problematice a stavu

zpracování jeho disertační práce, přednesená v úvodní části státní doktorské zkoušky v časovém rozsahu cca 15 minut a následná rozprava. V rámci této části zkoušky může student předložit výsledky své odborné práce v rámci publikací v odborných vědeckých publikací a sborníků z konferencí. Konkrétní téma zkoušky spadající do jeho užší specializace obdrží uchazeč nejméně 4 týdny dní před termínem zkoušky, dle ustanovení čl. 32 odst. 4 SaZŘ.

 

Požadavky na doktorskou disertační práci

  • Práce by měla obsahovat ucelený a kritický přehled o aktuálním stavu problematiky vztahující se k tématu disertace.
  • Práce musí obsahovat nové vlastní výsledky, srozumitelně a dostatečně podrobně prezentované.
  • Zčásti přitom může jít o vlastní, již publikované práce.
  • V práci musí být zcela zřejmé, co představuje vlastní přínos autora disertace a co jsou poznatky převzaté.
  • Práce musí obsahovat shrnutí a výhled dalšího postupu při studiu v dané oblasti.

Přílohami přihlášky k obhajobě disertační práce jsou

  • tři tištěné exempláře disertační práce,
  • seznam publikací disertanta a prezentací na konferencích.

Ukázky témat disertačních prací

Následují ukázky typických témat disertačních prací z oblasti teoretické fyziky a astrofyziky:

Aspects of Supersymmetry and Supergravity (probíhající práce, Mgr. Pavel Kočí)

Student bude studovat spojitosti mezi geometrií a fyzikou pomocí metod supersymetrické kvantové teorie pole.

Školitel: Prof. Rikard von Unge, Ph.D.

 

Scattering amplitudes and geometry (probíhající práce, Mgr. Michal Pazderka)

Cílem disertační práce je studium různých aspektů amplitud rozptylu v kvantové teorii pole spojené s její twistorovou formulací.

Školitel: Klaus Bering Larsen, Ph.D.

 

Models of hot star decretion disks (úspěšně objájené téma, Mgr. Ing. arch. Petr Kurfürst, Ph.D., https://is.muni.cz/auth/th/gb9yt/)

V průběhu vývoje horkých hvězd se rovníková rotační rychlost hvězdy může přiblížit tzv. kritické rotační rychlosti. Tato rychlost rotace odpovídá případu, kdy je rychlost látky rovna oběžné rychlosti. V okolí kriticky rotující hvězdy může vzniknout odtékající disk, kterým se hvězda zbavuje přebytečného momentu hybnosti. Modely odtékajících disků horkých hvězd nebyly doposud podrobněji propracovány, ačkoliv je zřejmé, že odtékající disky mohou podstatně ovlivňovat vývoj rychle rotujících hvězd. Jednou z nejdůležitějších vlastností disku je průběh teploty v závislosti na poloměru. Cílem disertační práce je proto numerické modelování průběhu teploty v odtékajících discích rychle rotujících hvězd. Výsledky práce pomohou upřesnit jaké množství hmoty prostřednictvím odtékajících disků hvězdy ztrácejí.
Literatura
• J. Krtička, S. Owocki, G. Meynet, Mass and angular momentum loss via decretion disks, v přípravě
• Okazaki, A. T. 2001, PASJ, 53, 119

Školitel: Prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D.

 

Characteristics of RR Lyrae type stars (úspěšně objájené téma, Mgr. Marek Skarka, Ph.D., https://is.muni.cz/auth/th/bdv3o/)

Práce se zaměří na studium krátkoperiodických pulsujících proměnných hvězd typu RR Lyrae. Přestože je Blažkův jev znám zhruba jedno století, jednoznačná teorie popisující jeho vlastnosti a vznik dosud neexistuje. Cílem práce je zjistit případné závislosti charakteristik jako perioda a mód pulsací, teploty, poloměry, metalicity v závislosti na výskytu a intenzitě Blažkova jevu a přispět tak ke vzniku všeobecně přijímané teorie Blažkova jevu.

Školitel: doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D.

Informace o individuálním studijním plánu

Individuální plán vypracovává student společně se svým školitelem. Předkládá ho při zápisu do dalšího ročníku studia. Individuální studijní plán obsahuje tyto povinné položky:

  • Příprava disertační práce: Kreditová hodnota předmětu Příprava disertační práce je nejméně 120 kreditů (standardní rozmezí činí polovinu až dvě třetiny minimální kreditové hodnoty studia, tj. 120 až 160 kreditů).
  • Studium literatury: Student zapisuje během prvních čtyř semestrů studia nejvýše 50 kreditů. Předmět se ukončuje kolokviem (zkoušejícím je školitel, popřípadě učitel stanovený předsedou oborové komise/rady), nebo zápočtem. Zápis předmětu je možný i v dalších semestrech studia.
  • Pomoc při výuce: Student zapisuje během prvních čtyř semestrů nejméně 6 a nejvýše 30 kreditů, zápis předmětu je možný i v dalších semestrech studia. Pomoc při výuce v rozsahu 2 kontaktní hodiny týdně má hodnotu 3 kredity. Předmět se ukončuje se zápočtem, který uděluje školitel, popřípadě učitel, jehož výuky se plnění požadavků předmětu týká.
  • Příprava publikace: Student zapisuje během studia 10 až 20 kreditů. Publikace zaslaná po rozhodnutí školitele do sborníku – 5 kreditů, do mezinárodního recenzovaného časopisu  – 10 kreditů.
  • Jazyková kompetence: Student zapisuje během studia (doporučeno v průběhu prvních čtyř semestrů) buď výuku příslušného předmětu ve dvou semestrech (například předmět ukončený zápočtem 2 kredity, předmětu ukončený zkouškou 4 kredity, celkem 6 kreditů (hodnotí vyučující jazyků); popřípadě může jít pouze o prokázání jazykové kompetence písemnou a ústní zkouškou bez absolvování výuky, 6 kreditů (hodnotí vyučující jazyků), nebo alternativně prokázání jazykové kompetence sepsáním cizojazyčné publikace v angličtině (3 kredity) a přednesením cizojazyčné přednášky (3 kredity), hodnocení v tomto alternativním případě uděluje školitel.
  • Stáž: Student zapisuje stáž, stanoví-li tak školitel (1 měsíc ... 10 kreditů).
  • Profilující předměty typu A: Student zapisuje v průběhu celého studia 10 až 15 kreditů.
  • Profilující předměty typu B: Student zapisuje v průběhu celého studia 25 až 30 kreditů.

 

Souhrnná tabulka (příklad)

Studijní povinnost

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

130

z

Studium literatury

15

z, k

Pomoc při výuce

12

z

Příprava publikace

20

z

Jazyková kompetence

6

z, zk

Profilující předměty A

15

k, zk, z

Profilující předměty B

30

k, zk, z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

12

k, zk, z

Celkem

240

 

Příklad ISP pro standardní dobu studia

1. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

5

z

Studium literatury

6

z, k

Pomoc při výuce

3

z

Příprava publikace

--

 

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

6

k, zk, z

Profilující předměty B

8

k, zk, z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

k, zk, z

Celkem

30

 

 

2. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

10

z

Studium literatury

4

z, k

Pomoc při výuce

3

z

Příprava publikace

--

 

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

5

k, zk, z

Profilující předměty B

6

k, zk, z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

k, zk, z

Celkem

30

 

 

3. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

10

z

Studium literatury

3

z, k

Pomoc při výuce

3

z

Příprava publikace

--

 

Jazyková kompetence

2

z, zk

Profilující předměty A

4

k, zk, z

Profilující předměty B

6

k, zk, z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

k, zk, z

Celkem

30

 

 

4. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

13

z

Studium literatury

2

z, k

Pomoc při výuce

3

z

Příprava publikace

4

z

Jazyková kompetence

4

z, zk

Profilující předměty A

--

 

Profilující předměty B

2

k, zk, z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

k, zk, z

Celkem

30

 

 

5. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

20

z

Studium literatury

--

 

Pomoc při výuce

--

 

Příprava publikace

6

z

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

--

 

Profilující předměty B

2

z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

k, zk, z

Celkem

30

 

 

6. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

26

z

Studium literatury

--

 

Pomoc při výuce

--

 

Příprava publikace

--

 

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

--

 

Profilující předměty B

2

z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

2

z

Celkem

30

 

 

7. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

24

z

Studium literatury

--

 

Pomoc při výuce

--

 

Příprava publikace

4

z

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

--

 

Profilující předměty B

2

z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

--

 

Celkem

30

 

 

8. semestr studia

kredity

ukončení

Příprava disertační práce

22

z

Studium literatury

--

 

Pomoc při výuce

--

 

Příprava publikace

6

z

Jazyková kompetence

--

 

Profilující předměty A

--

 

Profilující předměty B

2

z

Volitelné předměty, popřípadě stáž

--

z

Celkem

30

 

Seznam členů oborové komise

Seznam školitelů

Komise pro státní doktorské zkoušky a obhajoby

Seznam aktuálních témat doktorských prací

Odkaz na vlastní stránky oboru


login
© 2011 Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity. tel: +420 549 49 1111, e-mail:
Všechna práva vyhrazena.
Webmaster: Alan Kuběna,
Grafický design: © 2011 Mgr. Pavel Brabec,
Obsahová struktura: © 2011 Mgr. Zuzana Kobíková
Počet přístupů: 978649 od 2.8.2011