Statistische Methoden in der Experimentalphysik

Statistische Methoden in der Experimentalphysik

für Studierende im Bachelorstudium der Physik

In der Physik haben Datenanalyse n zentrale Bedeutung für die Bewertung von experimentellen Resultaten. Leitfaden für Datenanalysen ist der Wahrscheinlichkeitsbegriff aus dem Fachgebiet der Statistik, mit dem die wichtigen Fragen für Laborpraktika im Bachelorstudium beantwortet werden: Warum streuen die Messwerte der Experimente und treffen nicht direkt die gesuchte Naturkonstante? Wie können wir trotz streuender Messw erte eine sichere Schätzung einer Naturkonstante erreichen ? Wie ermitteln wir statistische und systematische Unsicherheiten eines Experiments und wie genau ist das Messergebnis ? Stimmt das Ergebnis mit theoretischen Vorhersagen überein ? Dieses Lehrbuch startet mit den elementaren Konzepten der Statistik, zeigt die wichtigsten Wahrscheinlichkeitsverteilungen und erklärt die Datenanalysemethoden für Experimente der Laborp raktika. In allen Lerneinheiten stellen wir kleine Text- und Programmieraufgaben zur Verfügung, mit denen Studierende ihr aktuelles Verständnis eigenständig testen können. Darüber hinaus zeigen wir K onzepte moderner wissenschaftliche r Datenanalysen von der Computer-Simulation bis zu r Klassifizierung mit neuronalen Netzwerken. Die neun Kapitel des Lehrbuchs umfassen die Themen: Messwert und Messgenauigkeit, Wahrscheinlichkeit, Wahrscheinlichkeitsverteilungen, Kombination von Zufallsvariablen, Messfehler und Fehlerfortpflanzung, Parameterschatzung aus Messdaten, Statistische Testverfahren, Klassifizierung, Systematische Fehler.