Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik -  Hartmut Machner

Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik (eBook)

eBook Download: EPUB
2024 | 2. Auflage
512 Seiten
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-527-84653-5 (ISBN)
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Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik

Integrierte Darstellung von Kern- und Elementarteilchenphysik - mit neuen Erkenntnissen zur elektroschwachen Wechselwirkung, zum Higgs-Boson und zu Quark-Gluon-Plasmen

Kern- und Elementarteilchenphysik wird an deutschen Universitäten im zweiten oder dritten Studienjahr im Rahmen der Kursvorlesung Experimentalphysik oder als Wahlpflichtfach angeboten. Inhaltlich im Mittelpunkt stehen die Eigenschaften und Wechselwirkungen der Bestandteile von Atomkernen wie Neutronen und Protonen und den noch kleineren Elementarteilchen wie Quarks und anderen Teilchen, die im sogenannten Standardmodell zusammengefasst sind.

Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik beschreibt die Grundlagen der Kern- und Elementarteilchenphysik einheitlich, da viele Phänomene und Methoden in beiden Bereichen eine wichtige Rolle spielen. Der Inhalt umfasst alle wichtigen Themengebiete, von den theoretischen und konzeptionellen Grundlagen bis hin zu experimentellen Methoden dieser Disziplin.

Mit 169 anspruchsvollen Aufgaben zur Lösung im Selbststudium oder unter Anleitung im Übungsbetrieb eignet sich das Lehrbuch für Studierende zur Prüfungsvorbereitung ebenso wie zur Vorbereitung auf Forschungsarbeiten dank zahlreicher Verweise auf Originalliteratur und die Entwicklungen an den neuesten Beschleunigern.

Nach Studium und Promotion an der Universität Bonn begann Hartmut Machner eine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungszentrum Jülich. Es folgten eine Vertretungsprofessur an der Universität Bremen und eine Gastprofessur an der University of Witwatersrand in Johannesburg, Südafrika. Hartmut Machner begann seine Vorlesungstätigkeit 1994 an der Universität Duisburg-Essen, von der er im Jahr 2000 zum Honorarprofessor ernannt wurde.

  1. Cover
  2. Titelblatt
  3. Urheberrechte
  4. Vorwort
  5. 1 Historische Anfänge
    1. 1.1 Aufgaben
  6. 2 Globale Eigenschaften von Kernen und Nukleonen
    1. 2.1 Massen, Bindung
    2. 2.2 Streuexperimente
      1. 2.2.1 Die Methode
      2. 2.2.2 Streuung an einer harten Kugel
      3. 2.2.3 Begriffe und Einheiten
    3. 2.3 Quantenmechanik der Streuung
      1. 2.3.1 Die Born’sche Näherung
      2. 2.3.2 Die Eikonal-Näherung
      3. 2.3.3 Die Rutherford-Streuung
    4. 2.4 Elastische Elektronenstreuung an Kernen
      1. 2.4.1 Formfaktoren und Mott-Streuung
      2. 2.4.2 Ladungsverteilung von Kernen
    5. 2.5 Streuung leichter Ionen an Kernen
      1. 2.5.1 Das Kastenpotential
      2. 2.5.2 Materieverteilung
    6. 2.6 Elektromagnetische Momente
      1. 2.6.1 Magnetische Momente
      2. 2.6.2 Elektrische Quadrupolmomente
    7. 2.7 Ladungsverteilung der Nukleonen
    8. 2.8 Partonen
    9. 2.9 Partialwellenzerlegung
      1. 2.9.1 Wirkungsquerschnitte der elastischen Streuung
      2. 2.9.2 Totaler Wirkungsquerschnitt
    10. 2.10 α-Zerfall
      1. 2.10.1 Gamow’sches Modell der Potentialdurchtunnelung
      2. 2.10.2 Spektroskopische Faktoren
      3. 2.10.3 Protonen-Radioaktivität
      4. 2.10.4 Cluster-Radioaktivität
    11. 2.11 Halbklassische Beschreibung
    12. 2.12 Die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung
      1. 2.12.1 Das Deuteron
        1. 2.12.1.1 Einfache Beschreibung
        2. 2.12.1.2 Einfluss des Spins
        3. 2.12.1.3 Momente und Tensorkraft
      2. 2.12.2 Nukleon-Nukleon-Streuung
        1. 2.12.2.1 Das LS-Potential
        2. 2.12.2.2 Streuung bei kleinen Energien
      3. 2.12.3 Feld-theoretische Beschreibung der Wechselwirkungen
        1. 2.12.3.1 Das Bosonen-Austauschpotential
    13. 2.13 Aufgaben
  7. 3 Kernmodelle
    1. 3.1 Fermi-Gas-Modell
    2. 3.2 Tröpfchenmodell
    3. 3.3 Das Schalenmodell
      1. 3.3.1 Sphärische Potentiale
      2. 3.3.2 Spin-Bahn-Wechselwirkung
      3. 3.3.3 Restwechselwirkung
        1. 3.3.3.1 Die Paarwechselwirkung
        2. 3.3.3.2 Besetzungszahlen
    4. 3.4 Deformierte Kerne
    5. 3.5 Das optische Modell
    6. 3.6 Einteilchen-Anregungen
    7. 3.7 Kollektive Anregungen
      1. 3.7.1 Vibrationen
      2. 3.7.2 Rotierende Kerne
      3. 3.7.3 Transurane und Spaltung
    8. 3.8 Aufgaben
  8. 4 Ungebundene Systeme, Symmetrien
    1. 4.1 Resonanzen in Kernen
    2. 4.2 Riesenresonanzen
    3. 4.3 Erhaltungsgrößen
      1. 4.3.1 Raum-Zeitliche Verschiebungen
      2. 4.3.2 Rotation
      3. 4.3.3 Halbzahlige Spins
      4. 4.3.4 Die Parität /symbfcal⁢P
      5. 4.3.5 Die Zeitumkehr /symbfcal⁢T
      6. 4.3.6 Der Isospin
    4. 4.4 Eigenschaften der Feldteilchen
      1. 4.4.1 Die Entdeckung des Pions
      2. 4.4.2 Spin und Parität der Pionen
      3. 4.4.3 Isospin der Pionen
      4. 4.4.4 Spin und Parität des Photons
      5. 4.4.5 Schwellenproduktionen
    5. 4.5 Empirische Erhaltungssätze
      1. 4.5.1 Ladungserhaltung
      2. 4.5.2 Folgerungen aus der Existenz und aus dem β-Zerfall des Neutrons
    6. 4.6 Das /symbfit⁢π-Nukleon-System
      1. 4.6.1 Die /symbfit⁢π-Nukleon-Wechselwirkung
      2. 4.6.2 Nukleonenresonanzen
    7. 4.7 Resonanzen im /symbfit⁢π−π-System
      1. 4.7.1 Zweipionen-Systeme
      2. 4.7.2 Dreipionen-Systeme
    8. 4.8 Die Strangeness
    9. 4.9 /symbfit⁢η-Zerfälle und die /symbfcal⁢C-Konjugation
    10. 4.10 Aufgaben
  9. 5 Quarkonia und die starke Wechselwirkung
    1. 5.1 Multipletts leichter Quarks
      1. 5.1.1 Anordnungen in Multipletts, Quarks
      2. 5.1.2 Quarkmassen
        1. 5.1.2.1 Hyperfeinwechselwirkung
        2. 5.1.2.2 Coulomb-Effekte
        3. 5.1.2.3 Magnetische Momente
      3. 5.1.3 Farbe
      4. 5.1.4 Quarklinien
    2. 5.2 Schwere Quarks
      1. 5.2.1 Die Entdeckung des Charms
      2. 5.2.2 Die Entdeckungen des Bottom- und des Top-Quarks
    3. 5.3 QCD, Jets und Gluonen
      1. 5.3.1 Quark-Quark-Potential
      2. 5.3.2 Die laufende Kopplungskonstante
      3. 5.3.3 Das Saitenmodell
      4. 5.3.4 Nichtresonante q⁢q¯-Erzeugung
      5. 5.3.5 Gluonenabstrahlung
      6. 5.3.6 Die Gluon-Gluon-Wechselwirkung
    4. 5.4 Struktur der Nukleonen
      1. 5.4.1 Skaleninvarianz
      2. 5.4.2 Das Quark-Parton-Modell
      3. 5.4.3 Neutrinostreuung
      4. 5.4.4 Skalenbrechung und Impulsverteilung der Gluonen
    5. 5.5 Chirale Störungstheorie
      1. 5.5.1 Chiraler Grenzfall
      2. 5.5.2 Partiell erhaltener axialer Strom
      3. 5.5.3 π⁢π-Streuung
      4. 5.5.4 Offene Probleme
    6. 5.6 Streuung von Hadronen bei hohen Energien
    7. 5.7 Aufgaben
  10. 6 Die elektroschwache Wechselwirkung
    1. 6.1 Leptonen
      1. 6.1.1 Eigenschaften geladener Leptonen
        1. 6.1.1.1 Eigenschaften des Elektrons
        2. 6.1.1.2 Eigenschaften des Myons
        3. 6.1.1.3 Eigenschaften des Taus
      2. 6.1.2 Die Neutrino-Hypothese
    2. 6.2 Der nukleare β-Zerfall, Fermi’s Theorie
    3. 6.3 Verletzung der Paritätserhaltung, Helizität der Leptonen
      1. 6.3.1 Das Wu-Experiment
      2. 6.3.2 Der Zerfall des Λ-Hyperons
      3. 6.3.3 Die Helizität der Leptonen
    4. 6.4 Die V⁢−⁢A-Wechselwirkung
    5. 6.5 Test der V−A-Theorie
    6. 6.6 Der neutrale, schwache Strom
    7. 6.7 Die Feldbosonen der schwachen Wechselwirkung
    8. 6.8 Schwache Zerfälle von Teilchen mit Strangeness
    9. 6.9 Verallgemeinerung auf sechs Quarks
    10. 6.10 Die Vereinheitlichung der elektrischen und der schwachen Wechselwirkung
    11. 6.11 Eichinvarianz
      1. 6.11.1 Nicht-Abel’sche Eichtransformationen
        1. 6.11.1.1 Eichinvarianz in der QED
        2. 6.11.1.2 Isospin-Invarianz
        3. 6.11.1.3 Eichfelder der Gruppe S⁢U⁢(3)
      2. 6.11.2 Spontane Brechung der globalen Symmetrie: Goldstone-Mode
      3. 6.11.3 Spontane Brechung der lokalen Symmetrie: Higgs-Mode
      4. 6.11.4 Higgs-Mechanismus und Isospin
      5. 6.11.5 Tests des Standardmodells
        1. 6.11.5.1 Eigenschaften der Z Zerfälle
        2. 6.11.5.2 Test der QED
        3. 6.11.5.3 Zwei Fermionen Endzustand
      6. 6.11.6 Untersuchungen zur elektroschwachen Wechselwirkung bei LEP II Energien
    12. 6.12 Oszillationen, C⁢P-Verletzung
      1. 6.12.1 Das Zweizustandsproblem
      2. 6.12.2 Die neutralen Kaonen
      3. 6.12.3 Oszillation und Regeneration
      4. 6.12.4 Verletzung der C⁢P-und der T-Invarianz
        1. 6.12.4.1 Zerfälle neutraler Kaonen
        2. 6.12.4.2 Verletzung der

Erscheint lt. Verlag 4.6.2024
Sprache deutsch
Themenwelt Naturwissenschaften Physik / Astronomie
ISBN-10 3-527-84653-0 / 3527846530
ISBN-13 978-3-527-84653-5 / 9783527846535
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