Teilchenphysik und Kosmologie

Großes und Kleines im Universum.- Die Grundlagen: Newton und Kepler.- Das Sonnensystem.- Entfernte Sterne und Galaxien.- Das expandierende Universum.- Der heiße Urknall.- Fernrohr und Mikroskop.- Das Auflösungvermögen des Mikroskops.- Über das optische Mikroskop hinaus.- Mikroskopische Vorgänge im heißen Urknall.- Die beiden Säulen: Relativität und Quantentheorie.- Relativität: Woher kommt E = mc2?.- Noch mehr Relativität: Gravitation und Geometrie.- Was unterscheidet einen fallenden Körper von einem beschleunigten?.- Metrik und Linienelement.- Krümmung.- Und es stimmt!.- Quanten, Teilchen und Felder.- Plancks Strahlungsformel.- Diskrete Zustände in Atomen.- Ein erster Versuch: Bohrs Atommodell.- Auf dem Weg zur Quantenmechanik: Wellenfunktionen, Operatoren und die Unbestimmtheitsrelation.- Der Formalismus: Zustandsvektoren, bra's und ket's.- Erwartungswerte und Ströme.- Formaler Beweis der Unbestimmtheitsrelation.- Der quantenmechanische Drehimpuls.- Ein intrinsischer Drehimpuls: der Spin.- Zusammengesetzte Wellenfunktionen.- Zwischenspiel: Das Heisenberg-Bild.- Äquidistante Zustände: Der harmonische Oszillator.- Teilchenerzeugung und -Vernichtung in relativistischen Wellengleichungen: Klein-Gordon und Dirac.- Eichinvarianz und Kopplungen.- Quantisierung des Klein-Gordon-Felds.- ... und des Dirac-Felds.- Noch ein Zwischenspiel: Spins und Drehungen.- Von Feldoperatoren zu Erwartungswerten.- Wechselwirkende Felder: Elektronen-Streuung als Beispiel.- Allgemeine Baupläne für Amplituden.- Eine Komplikation: Höhere Ordnungen.- Schleifendiagramme oder Wie man aus der Not eine Tugend macht.- Renormierung.- Das Standardmodell der Teilchenphysik.- Einstieg: Der Isospin als innere Quantenzahl.- Die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung.- Seltsamkeit und SU(3).- Partonen in der tiefinelastischen Streuung.- Quarks und Gluonen.- Eine andere Wechselwirkung, ein anderer Prozess: der ?-Zerfall.- Rechtsherum und linksherum sind nicht dasselbe.- Genaueres über die schwache Wechselwirkung zwischen Quarks.- Eine neue Theorie: schwache und elektromagnetische Wechselwirkung unter einem Dach.- Endliche Massen: der Higgs-Mechanismus.- Die Bestätigung im Experiment.- Quarks im Standardmodell.- CP-Verletzung: drei Quark-Generationen passen ins Bild.- Eine mögliche Modifikation: Neutrino-Oszillationen.- Zum Schluss: eine Standortbestimmung und einige Spekulationen.- Kosmologie.- Das expandierende Universum: von Newton zu Einstein und Friedmann.- Dichte, Temperatur und Wellenlängen im Laufe der Entwicklung.- Chemie im Urknall: Wie sind Atome und Atomkerne entstanden?.- Das erste Rätsel: Dunkle Materie.- "Exotische" Kandidaten für Dunkle Materie.- Weitere Fragen: Horizonte und Flachheit.- Die mögliche Antwort: Eine kosmologische Konstante.- Inflation!.- Szenenwechsel: Kosmische Strahlung.- Fermis Beschleunigungs-Mechanismus.- Was geschieht im Sterntod?.- Einige mathematische Werkzeuge.- Der Cauchysche Integralsatz, die ?-Funktion und Fourier-Transformationen.- Gruppen.- Grundbegriffe der klassischen Elektrodynamik.- Elektrizität.- Magnetismus.- Magnetische Induktion.- Die Konsequenzen der Verschiebung: elektromagnetische Wellen.- Thermodynamik und Statistische Mechanik.- Das ideale Gas.- Kinetische Theorie der Gase.- Erster Hauptsatz und statistische Mechanik.- Quantenstatistik.- Zum Abschluss: Thermischer Mittelwert von bosonischen Feldern.- Wahrscheinlichkeiten und Verteilungen.- Binomial-Verteilung.- Poisson-Verteilung.- Gauß-Verteilung.- Negative Binomial- und Exponential-Verteilung.- Zerfallsraten und Wirkungsquerschnitte.