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Kern- und Teilchenphysik

von Amsler, Claude Fach: Chemie/ Physik;

Das vorliegende Buch bietet eine phänomenologische Einführung in die Welt der elementarsten Bausteine, die mit der Entdeckung der Radioaktivität im Jahre 1896 begann und bis zum kürzlich erfolgten Nachweis der Neutrino-Oszillationen reicht. Es richtet sich an Studierende der Physik, die die Grundlagen der Physik und Mathematik schon beherrschen.

Der Stoff orientiert sich am Experiment, ist chronologisch aufgebaut und schlägt eine Brücke zwischen der Kern- und Teilchenphysik. Beschrieben werden die Methoden zur Herstellung von Teilchenstrahlen und zur Beobachtung von Teilchenreaktionen. Die bahnbrechenden Erkenntnisse werden anschaulich aus der Theorie hergeleitet und mit Messungen verglichen. Dieses Buch schließt eine schon lange bestehende Lücke zwischen Kern- und Teilchenphysik und zwischen Experimenten und Theorie. Begriffe aus nieder- und hochenergetischen Bereichen der Teilchenphysik werden phänomenologisch hergeleitet und mit Messungen verglichen.
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Details
ISBN 9783825228859
UTB-Titelnummer P2885
Auflagennr. 1. Aufl.
Erscheinungsjahr 2007
Erscheinungsdatum 20.03.2007
Einband Kartoniert
Formate UTB M (15 x 21,5 cm)
Originalverlag vdf
Umfang 376 S., 2 Fotos, 264 Abb.
Inhalt
1 Entdeckung des Atomkernes 1
1.1 Rutherfordstreuung 2
1.1.1 Bemerkungen zu den Einheiten 6
1.1.2 Deutung des differentiellen Wirkungsquerschnitts 6
1.1.3 Rutherford-Wirkungsquerschnitt 8
2 Kernradius 11
2.1 Mottstreuung 11
2.2 Formfaktor 13
2.3 Spektroskopische Bestimmung des Kernradius 18
2.4 Formfaktor des Nukleons 20
3 Kernmassen 23
3.1 Fermi-Gasmodell 27
3.2 Tr¨opfchenmodell 31
4 Radioaktiver Zerfall 35
4.1 Zerfallsgesetz 35
4.2 Partialbreite und totale Breite 39
4.3 Poissonstatistik 41
5 Kernstabilit¨at 43
5.1 ?-Zerfall 43
5.2 ß-Zerfall 47
5.3 a-Zerfall 51
5.4 Induzierte Kernspaltung 58
6 Schalenmodell 63
6.1 Elektrisches Quadrupolmoment 68
7 Elementarteilchen 73
7.1 Einf¨uhrung 73
7.2 Mesonen und Baryonen 76
7.3 Wechselwirkungen 78
7.3.1 Erhaltungss¨atze 81
7.3.2 Austauschkraft und Reichweite 83
7.3.3 Erhaltung des Quarkflavours 86
7.3.4 Wirkungsquerschnitt und Lebensdauer 88
7.4 Jenseits des Standardmodells 89
8 Relativistische Kinematik 93
8.1 p0 ? 2? 94
8.2 p ? µ? 101
8.3 Mandelstam Variablen s und t 103
8.4 Eigenzeit 105
9 Beschleuniger und Detektoren 107
9.1 Beschleuniger 107
9.2 Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie 114
9.3 Vielfachstreuung 119
9.4 Bremsung von Elektronen 121
9.5 Wechselwirkung von Photonen mit Materie 122
9.6 Drahtkammer 126
9.7 Szintillationsz¨ahler 129
9.8 Blasenkammer 130
9.9 C? erenkov-Za¨hler 130
9.10 Elektromagnetisches Kalorimeter 134
9.11 Hadron-Kalorimeter 136
10 Quarkmodell der Hadronen 139
10.1 Strangeness 139
10.2 Aufbau des Hadronenspektrums 141
10.2.1 Mesonen 141
10.2.2 Baryonen 144
10.2.3 Isospin 145
10.3 Schwere Quarks 149
10.3.1 Charmonium 151
10.3.2 Bottomonium 154
10.3.3 Quarkonium 155
10.4 Farbe 158
11 Erhaltungss¨atze 161
11.1 Impulserhaltung 162
11.2 Drehimpulserhaltung 162
11.3 Erhaltung der Parit¨at 163
11.4 Interne Parit¨at 167
11.5 Eichinvarianz 170
11.6 Helizit¨at des Photons 172
11.7 Ladungskonjugation 179
11.8 Zeitumkehrinvarianz 183
11.8.1 Magnetisches und elektrisches Dipolmoment 184
11.9 CPT-Invarianz 187
12 Hadronische Wechselwirkung 189
12.1 2-K¨orperendzustand 190
12.1.1 Prinzip des detaillierten Gleichgewichts (detailed balance) 191
12.2 3-K¨orperendzustand 193
12.2.1 Spin des geladenen Kaons 196
12.2.2 Spin des ?-Mesons 197
12.2.3 Invariante Masse 199
12.3 Isospin 201
12.3.1 Nukleon-Nukleon-Streuung 203
12.3.2 Pion-Nukleon-Streuung 205
12.4 G-Parit¨at 208
13 Schwache Wechselwirkung 211
13.1 Entdeckung des Neutrons 212
13.2 ß-Zerfall 213
13.2.1 Erlaubte und “verbotene” U¨ berga¨nge 215
13.2.2 ft-Wert 220
13.2.3 Die Kopplungskonstanten GF und gA/gV 221
13.2.4 Sargent-Regel 221
13.3 Parit¨atsverletzung 223
13.3.1 Parit¨atsverletzung im Kern-ß-Zerfall 223
13.3.2 p - µ - e-Zerfallskette 225
13.3.3 Das anomale magnetische Moment des Myons 227
14 Neutrinos 231
14.1 Elektron-Antineutrino 231
14.2 Masse des Elektron-Neutrinos 233
14.3 Sonnenneutrinos 234
14.4 Helizit¨at des Neutrinos 237
14.5 Dirac- und Majorana-Neutrinos 240
14.6 Neutrino-Oszillationen 241
14.6.1 Oszillationsmechanismus 243
14.6.2 Oszillationen zwischen drei Neutrinosorten 245
14.6.3 ?m2
23-Oszillationen 247
14.6.4 ?m2
12-Oszillationen 248
15 Dirac-Gleichung 251
15.1 Standard-Darstellung 254
15.2 Linksh¨andige und rechtsh¨andige Spinoren 257
15.3 Parit¨at 259
15.4 Ladungskonjugation 260
15.5 Strom 260
15.6 Strom-Strom-Wechselwirkung 261
16 Elektroschwache Wechselwirkung 265
16.1 V - A-Wechselwirkung 265
16.2 Schwacher Isospin 271
16.2.1 Neutrale schwache Str¨ome 273
16.2.2 Experimenteller Nachweis der neutralen Str¨ome 273
16.3 GIM-Mechanismus 277
16.4 Lokale Eichinvarianz in QED 279
16.5 Spontane Symmetriebrechung 282
16.6 Eichinvarianz in der elektroschwachen Wechselwirkung 284
16.7 Glashow-Weinberg-Salam-Modell 287
17 Anwendungen des Standardmodells 297
17.1 Parit¨atsverletzung in der Elektron-Deuterium-Streuung 297
17.2 Die W- und Z0-Bosonen 302
17.2.1 W-Breite 307
17.2.2 Z0-Breite 310
17.3 Neutrino-Streuung 312
17.3.1 Streuung geladener Str¨ome 313
17.3.2 Neutrino-Quark-Streuung 315
17.3.3 Streuung neutraler Str¨ome 318
17.3.4 Rein leptonische Reaktionen 320
18 Neutrale Kaonen 323
18.1 Die K1- und K2-Zust¨ande 323
18.1.1 Messung der Lebensdauer der K1- und K2-Zust¨ande 327
18.1.2 K0 - K
0-Schwingungen 329
18.1.3 Regeneration 331
18.2 CP-Verletzung 333
18.2.1 Indirekte CP-Verletzung 335
18.2.2 Direkte CP-Verletzung 340
18.3 Semileptonische Zerf¨alle 343
18.3.1 Messung der T-Verletzung 344
Literatur 347
Index 353
Farbtafeln 361
Pressestimmen
Aus: buchkatalog.de Fachbuchempfehlung, Carsten Hansen, 18.05.2007
Zwischen Kern- und Hochenergiephysik. Diese Einführung in die Welt der elementaren Bausteine der Materie ist "phänomenologisch orientiert", schreibt der Autor in seinem Vorwort. Und sein Buch ist tatsächlich stark empirisch ausgerichtet und wendet sich vor allem an Experimentalphysiker. Der Stoff selbst ist – der natürlichen Ordnung folgend – historisch aufgebaut. Vor allem fortgeschrittene Studierende, die sich beispielsweise auf die Bachelor-Arbeit vorbereiten wollen, sind mit dem Band angesprochen. Alles in allem ist es ein in Anbetracht der nicht wenig phantastischen Materie relativ wenig spekulatives Buch – und sehr solide Physik! Zielgruppe: Studierende, Forschende Verständlichkeit: * * * *
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Kundenmeinung von S. Krieck

Das Buch ist überaus detailreich und deckt das Gebiet in voller Breite ab.

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