Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik

Zweite Auflage
ISBN: 978-3-527-41432-1
Verlag: Wiley-VCH GmbH

Buch, Deutsch, 512 Seiten, Format (B × H): 171 mm x 242 mm, Gewicht: 950 g

Das Lehrbuch gibt eine umfassende Einführung in die theoretischen Grundlagen und experimentellen Methoden der Kern- und Elementarteilchenphysik. Dabei werden durch eine einheitliche Beschreibungsweise die Parallelen zwischen beiden Gebieten aufgezeigt.

Autoren/Hrsg.

Machner, Hartmut

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Energietechnik | Elektrotechnik Atomenergietechnik
• Naturwissenschaften Physik Quantenphysik
• Naturwissenschaften Chemie Physikalische Chemie Nuklearchemie, Photochemie, Strahlenchemie

Inhaltsverzeichnis

HISTORISCHE ANFÄNGE
Aufgaben
 
GLOBALE EIGENSCHAFTEN VON KERNEN UND NUKLEONEN
Massen, Bindung
Streuexperimente
Quantenmechanik der Streuung
Elastische Elektronenstreuung an Kernen
Streuung leichter Ionen an Kernen
Elektromagnetische Momente
Ladungsverteilung der Nukleonen
Partonen
Partialwellenzerlegung
Alpha-Zerfall
Halbklassische Beschreibung
Die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung
Aufgaben
 
KERNMODELLE
Fermi-Gas-Modell
Tröpfchenmodell
Das Schalenmodell
Deformierte Kerne
Das optische Modell
Einteilchen-Anregungen
Kollektive Anrungen
Aufgaben
 
UNGEBUNDENE SYSTEME, SYMMETRIEN
Resonanzen in Kernen
Riesenresonanzen
Erhaltungsgrößen
Eigenschaften der Feldteilchen
Empirische Erhaltungssätze
Das Pi-Nukleon-System
Resonanzen im Pi-Pi System
Die Strangeness
Eta-Zerfälle und die C-Konjugation
Aufgaben
 
QUARKONIA UND DIE STARKE WECHSELWIRKUNG
Multipletts leichter Quarks
Schwere Quarks
QCD, Jets und Gluonen
Struktur der Nukleonen
Chirale Störungstheorie
Streuung von Hadronen bei hohen Energien
Aufgaben
 
DIE ELEKTROSCHWACHE WECHSELWIRKUNG
Leptonen
Der Nukleare Beta-Zerfall, Fermi's Theorie
Verletzung der Paritätserhaltung, Helizität der Leptonen
Die V-A-Wechselwirkung
Test der V-A-Theorie
Der neutrale, schwache Strom
Die Feldbosonen der schwachen Wechselwirkung
Schwache Zerfälle von Teilchen mit Strangeness
Verallgemeinerung auf sechs Quarks
Die Vereinheitlichung der elektrischen und der schwachen Wechselwirkung
Eichinvarianz
Oszillation, CP-Verletzung
Neutrinos
Aufgaben
 
SUCHE NACH DEM HIGGS BOSON
Frühe Suchen
Blick durchs Schlüsselloch
Produktions- und Zerfallskanäle
Experimentelle Prerequisite
Die Entdeckung des Higgs Bosons
Aufgaben
 
KERNE IN EXOTISCHEN ZUSTÄNDEN
Hyperkerne
Mesonische Atome
Schwerionenphysik bei mittleren Energien
Hoch relativistische Schwerionenreaktionen
Nukleares Brennen, Neutronensterne
Aufgaben
 
ANHANG
 
A Fourier Transformationen
B Die Raum-Zeit
C Kinematik und Phasenraum
D Addition von Drehimpulsen
E Die Dirac-Gleichung
F Matrixelemente aus Feynman-Graphen
G Generatoren für die Gruppe SU(3)
H Quantenzahlen der Mesonen
I Teilchen im Standardmodell
 
Literaturverzeichnis
Index
 

Vorwort xiii

1 Historische Anfänge 1

1.1 Aufgaben 3

2 Globale Eigenschaften von Kernen und Nukleonen 5

2.1 Massen, Bindung 5

2.2 Streuexperimente 11

2.2.1 Die Methode 11

2.2.2 Streuung an einer harten Kugel 12

2.2.3 Begriffe und Einheiten 13

2.3 Quantenmechanik der Streuung 16

2.3.1 Die Born’sche Näherung 19

2.3.2 Die Eikonal-Näherung 19

2.3.3 Die Rutherford-Streuung 20

2.4 Elastische Elektronenstreuung an Kernen 22

2.4.1 Formfaktoren und Mott-Streuung 22

2.4.2 Ladungsverteilung von Kernen 24

2.5 Streuung leichter Ionen an Kernen 28

2.5.1 Das Kastenpotential 28

2.5.2 Materieverteilung 30

2.6 Elektromagnetische Momente 32

2.6.1 Magnetische Momente 32

2.6.2 Elektrische Quadrupolmomente 36

2.7 Ladungsverteilung der Nukleonen 39

2.8 Partonen 44

2.9 Partialwellenzerlegung 45

2.9.1 Wirkungsquerschnitte der elastischen Streuung 45

2.9.2 Totaler Wirkungsquerschnitt 47

2.10 a-Zerfall 51

2.10.1 Gamow’sches Modell der Potentialdurchtunnelung 51

2.10.2 Spektroskopische Faktoren 57

2.10.3 Protonen-Radioaktivität 59

2.10.4 Cluster-Radioaktivität 59

2.11 Halbklassische Beschreibung 60

2.12 Die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung 63

2.12.1 Das Deuteron 63

2.12.1.1 Einfache Beschreibung 63

2.12.1.2 Einfluss des Spins 66

2.12.1.3 Momente und Tensorkraft 67

2.12.2 Nukleon-Nukleon-Streuung 69

2.12.2.1 Das LS-Potential 69

2.12.2.2 Streuung bei kleinen Energien 70

2.12.3 Feld-theoretische Beschreibung der Wechselwirkungen 73

2.12.3.1 Das Bosonen-Austauschpotential 77

2.13 Aufgaben 80

3 Kernmodelle 85

3.1 Fermi-Gas-Modell 85

3.2 Tröpfchenmodell 88

3.3 Das Schalenmodell 94

3.3.1 Sphärische Potentiale 94

3.3.2 Spin-Bahn-Wechselwirkung 100

3.3.3 Restwechselwirkung 103

Über Autor(innen)

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.

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.