Elementare Teilchenphysik

ISBN-13: 9783322850041 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 282 str.

Helmut Hilscher

Opis

Das Wort "Elementarteilchenphysik" ist immer noch weit verbreitet als Bezeichnung desjenigen Teilgebiets der Physik, das sich mit den kleinsten Bausteinen der Materie und deren Wechselwirkungen untereinander beschaftigt, obwohl die meisten Objekte (Teilchen), mit denen in dieser Disziplin umgegangen wird, aus heutiger Sicht alles andere als elementar sind. Dieses Buch ist fur all jene geschrieben, die gerne wissen wollen, was die Forscher an diesen kleinsten Teilchen so fasziniert und warum die Ergebnisse ihrer Arbeit solche Auswirkungen auf das Verstandnis der Welt und ihrer Entstehung haben."

Recenzje

"Gut gelungen sind vor allem die anschaulichen Abschnitte wie das Spektroskopie-Kapitel. Historisches und 'Histörchen' lockern den Text unterhaltsam auf. Das Buch ist sehr empfehlenswert (auch für Physikstudenten)." (Physik in unserer Zeit, 5/97)

Spis treści

I Wozu immer größere Teilchenbeschleuniger?.- 1 Ein empirisches Exponentialgesetz für Beschleuniger.- 2 Auf den Impulsübertrag kommt es an!.- 3 Masse aus Energie.- 4 Der Wirkungsquerschnitt als Maß aller Dinge.- Veranschaulichung des Begriffes „Wirkungsquerschnitt“.- Allgemeine Definition des Wirkungsquerschnitts.- Differentielle Querschnitte.- 5 Die Luminosität als Gütesiegel für Speicherring-Kollisionsmaschinen.- II Das Standardmodell der Teilchenphysik.- 1 Die fundamentalen Teilchen und ihre Wechselwirkungen — ein Überblick.- 2 Die Geschichte der Quarks.- Der Teilchenzoo der Hadronen.- Mysteriöse Ordnungsschemata der Hadronen.- Die Geburt des Quarkmodells.- „Farbe“ überwindet Schwierigkeiten.- „Quarkonia“ und zwei schwere Quarks; Hadronen mit “Charm” und “Beauty”.- Top, die Wette gilt: Quarks im Sechserpack.- 3 Die Quarks sind keine mathematische Fiktion: einige „Existenzbeweise“.- Tiefinelastische Lepton-Nukleon-Streuung - Es leben Rutherford und die Neutrinos!.- Jets, Jets, Jets.- Vergleich von Wirkungsquerschnitten.- Proton-Proton- und Pion-Proton-Wechselwirkung.- Leptonen- und Hadronenerzeugung durch Elektron-Positron-Vernichtung.- 4 Atomphysik bei höchsten Energien 84 Wie sich die Bilder gleichen! Die drei Ebenen der Spektroskopie 84 Quantenzahlen zur Wiederholung.- jj-Kopplung.- LS-Kopplung.- Quarkatome und Hadronenspektren.- Positronium und Quarkonia.- Das Positron-Elektron-Atom Positronium.- Quarkonia: Charmonium und Bottomonium.- 5 Quantenchromodynamik (QCD), die Theorie der Starken Wechselwirkung.- Rote, grüne und blaue Quarks.- Farbkleber.- Vakuum ist nicht Vakuum oder „laufende“ Kopplungskonstanten.- Asymptotische Freiheit und warum es keine freien Quarks gibt.- 6 Die Extravaganzen der Schwachen Wechselwirkung.- Wie schwach ist die Schwache Wechselwirkung?.- Symmetrieverletzungen am laufenden Band.- Die Natur unterscheidet zwischen rechts und links.- Das seltsamste Duo im Teilchenzoo: das neutrale K-Meson K0 und sein Antipartner $${\overline {\text} ^0}$$.- Die Natur unterscheidet zwischen Materie und Antimaterie.- K0 - $${\overline {\text} ^0}$$ ° -Mischung - eine quantenmechanische Spielwiese.- Pinguine im Teilchenzoo.- Was ist los mit den Neutrinos?.- Haben Neutrinos eine Masse ?.- Probleme mit den Sonnenneutrinos.- Neutrinooszillationen.- III Symmetrien in der Teilchenphysik und die „Weltformel“.- 1 Eine Klassifikation.- Kontinuierliche (äußere) Raum-Zeit-Symmetrien.- Diskrete äußere Symmetrien.- Raumspiegelung und Parität.- Ladungskonjugation 15.- Zeitumkehr und CPT-Theorem.- Kontinuierliche (innere) dynamische Symmetrien.- Die Erhaltung der elektrischen Ladung.- Die Erhaltung der Baryonenzahl.- Die Erhaltung der Leptonenzahl.- 2 Eichinvarianz und Elektromagnetisches Feld.- Worüber sich Naturwissenschaftler seit jeher den Kopf zerbrochen haben.- Die Lorentzinvarianz der Maxwellschen Gleichungen.- Die kovariante Form der Maxwellschen Gleichungen.- Eichinvarianz der Klassischen Elektrodynamik.- Globale und lokale Symmetrien.- Lokale Eichinvarianz.- Warum das Photon keine Masse hat.- 3 Unter dem Geleit der Eichsymmetrie auf dem (steinigen) Weg zur „großen Vereinigung“ aller fundamentalen Naturkräfte.- Gruppentheorie als Wegzehrung.- Verallgemeinerte Eichtransformationen.- Aller Anfang ist schwer.- Der große Durchbruch: Vereinigung der Elektromagnetischen und der Schwachen Kraft.- Der Higgs-Mechanismus.- Das Weinherg-Salam-Modell (WSM) 190 Die experimentelle Überprüfung des Weinberg Salam-Modells.- Eichtheorie der Farben und die Starke Kraft.- Die „große Vereinigung“.- IV Teilchenphysik und Kosmologie.- 1 Die Symbiose zweier Naturwissenschaften.- 2 Das Standard-Urknallmodell der Kosmologie.- Fakten und Annahmen.- Unveränderlichkeit der physikalischen Gesetze.- Homogenität und Isotropie des Weltalls; das kosmologische Prinzip.- Das Weltall expandiert.- Dynamik des expandierenden Universums.- 3 Entwicklungsgeschichte des frühen Universums.- 4 Probleme mit dem Standardmodell.- Das Horizontproblem.- Das Flachheitsproblem.- Das inflationäre Universum.- 5 Das Problem der dunklen Materie.- 6 Urknall-Nukleosynthese und die Zahl der Generationen der fundamentalen Teilchen (Leptonen und Quarks).- Rück- und Ausblick.- Weiterführende Literatur.- Namen- und Sachwortverzeichnis.

O autorze

Dr. Helmut Hilscher hat viele Jahre am CERN, dem europäischen Forschungszentrum für Teilchenphysik in Genf gearbeitet und ist heute Professor für Didaktik der Physik an der Universität Augsburg.