Kern- und Teilchenphysik (eBook, PDF) - Amsler, Claude
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Dieses 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…mehr

Produktbeschreibung
Dieses 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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  • Produktdetails
  • Verlag: vdf Hochschulverlag
  • Seitenzahl: 376
  • Erscheinungstermin: 31.07.2015
  • Deutsch
  • ISBN-13: 9783728136954
  • Artikelnr.: 43480132
Autorenporträt
Prof. Dr. Claude lehrte an der Universität Zürich und Bern.
Inhaltsangabe
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

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 Gamma-Zerfall 43

5.2 beta-Zerfall 47

5.3 -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 pi0 2Gamma 94

8.2 pi mini 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 20813 Schwache Wechselwirkung 211

13.1 Entdeckung des Neutrons 212

13.2 beta-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-beta-Zerfall 223

13.3.2 pi - mi - 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
Rezensionen
03
.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 Deltam2

23-Oszillationen 247

14.6.4 Deltam2

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