Wichtige Fragen der Teilchenphysik jenseits der Möglichkeiten moderner Beschleuniger lassen sich durch Nicht-Beschleuniger-Experimente angehen. Andere wiederum hängen mit der Entwicklung des früheren Universums und der Kosmologie zusammen. In diesem Buch werden die sich so ergebenden Möglichkeiten, zum Verständnis der Physik der Elementarteilchen beizutragen, diskutiert. Das Buch gibt damit zugleich einen Einblick in aktuelle Aspekte der modernen Physik. Hervorgegangen aus Seminaren an der Universität Heidelberg, wendet sich das Buch an Physikstudenten mittlerer Semester, aber auch an Leser,…mehr
Wichtige Fragen der Teilchenphysik jenseits der Möglichkeiten moderner Beschleuniger lassen sich durch Nicht-Beschleuniger-Experimente angehen. Andere wiederum hängen mit der Entwicklung des früheren Universums und der Kosmologie zusammen. In diesem Buch werden die sich so ergebenden Möglichkeiten, zum Verständnis der Physik der Elementarteilchen beizutragen, diskutiert. Das Buch gibt damit zugleich einen Einblick in aktuelle Aspekte der modernen Physik. Hervorgegangen aus Seminaren an der Universität Heidelberg, wendet sich das Buch an Physikstudenten mittlerer Semester, aber auch an Leser, die sich allgemein für aktuelle Fragen der modernen Physik interessieren, insbesondere für die engen Zusammenhänge zwischen der Kern-, Teilchen- und Astrophysik.
1 Moderne Elementarteilchentheorien.- 1.1 Die elementaren Bausteine der Materie.- 1.2 Die elementaren Wechselwirkungen.- 1.3 Symmetrien und Invarianzen.- 1.4 Eichtheorien und das Standardmodell.- 1.5 Modelle der Großen Vereinigung.- 1.6 Die Beschreibung von Neutrinos.- 1.7 Ausblick.- 2 Zur Teilchenphysik mit Beschleunigern.- 2.1 Energieskalen gegenwärtiger und zukünftiger Beschleuniger.- 2.2 Zur Physik an den Beschleunigern bis um die Jahrtausendwende.- 2.3 Ausblick. Beschleuniger- und Nicht-Beschleuniger-Experimente.- 3 Das frühe Universum und Teilchenphysik.- 3.1 Das kosmologische Standardmodell.- 3.2 Inflationäre Modelle.- 3.3 Die primordiale Nukleosynthese.- 4 Der Protonzerfall.- 4.1 Die Baryonenzahl.- 4.2 Theoretische Vorhersagen für die Lebensdauer des Protons.- 4.3 Experimente zum Protonzerfall.- 5 Neutron-Antineutron-Oszillationen, elektrisches Dipolmoment des Neutrons.- 5.1 Das elektrische Dipolmoment von Elementarteilchen.- 5.2 Experimente zur Messung des elektrischen Dipolmoments des Neutrons.- 5.3 Neutron-Antineutron-Oszillationen.- 6 Experimente zur Bestimmung der Neutrinomasse.- 6.1 Die direkte Bestimmung der Neutrinomasse in Zerfallsexperimenten.- 6.2 Der Doppelbetazerfall.- 6.3 Die Supernova SN1987A.- 6.4 Der Neutrinozerfall.- 7 Neutrinooszillationen.- 7.1 Einleitung und Phänomenologie der Neutrinooszillationen.- 7.2 Der Formalismus.- 7.3 Experimente zu Neutrinooszillationen.- 8 Magnetische Monopole.- 8.1 Einleitung, historischer Überblick.- 8.2 Theoretische Konzepte zur Einführung von magnetischen Monopolen.- 8.3 Prinzipien zum Nachweis magnetischer Monopole.- 8.4 Experimentelle Ergebnisse.- 9 Die Suche nach dunkler Materie im Kosmos.- 9.1 Hinweise auf die Existenz dunkler Materie.- 9.2 Kandidaten für dunkle Materie.- 9.3 Experimente zum Nachweis dunkler Materie.- 10 Fraktionell geladene Teilchen.- 10.1 Das Quark-Confinement.- 10.2 Experimente zur Suche nach freien Quarks.- 11 Fünfte Kraft: Theoretische Erwartungen und experimenteller Status.- 11.1Einleitung.- 11.2 Theoretische Erwartungen.- 11.3 Die experimentelle Suche nach einer fünften Kraft.- 12 Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Vorhersagen der Theorie.- 12.3 Experimente zur Suche nach der Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten.- 12.4 Abschließende Bemerkungen und Ausblick.- Quellennachweis.
1 Moderne Elementarteilchentheorien.- 1.1 Die elementaren Bausteine der Materie.- 1.2 Die elementaren Wechselwirkungen.- 1.3 Symmetrien und Invarianzen.- 1.4 Eichtheorien und das Standardmodell.- 1.5 Modelle der Großen Vereinigung.- 1.6 Die Beschreibung von Neutrinos.- 1.7 Ausblick.- 2 Zur Teilchenphysik mit Beschleunigern.- 2.1 Energieskalen gegenwärtiger und zukünftiger Beschleuniger.- 2.2 Zur Physik an den Beschleunigern bis um die Jahrtausendwende.- 2.3 Ausblick. Beschleuniger- und Nicht-Beschleuniger-Experimente.- 3 Das frühe Universum und Teilchenphysik.- 3.1 Das kosmologische Standardmodell.- 3.2 Inflationäre Modelle.- 3.3 Die primordiale Nukleosynthese.- 4 Der Protonzerfall.- 4.1 Die Baryonenzahl.- 4.2 Theoretische Vorhersagen für die Lebensdauer des Protons.- 4.3 Experimente zum Protonzerfall.- 5 Neutron-Antineutron-Oszillationen, elektrisches Dipolmoment des Neutrons.- 5.1 Das elektrische Dipolmoment von Elementarteilchen.- 5.2 Experimente zur Messung des elektrischen Dipolmoments des Neutrons.- 5.3 Neutron-Antineutron-Oszillationen.- 6 Experimente zur Bestimmung der Neutrinomasse.- 6.1 Die direkte Bestimmung der Neutrinomasse in Zerfallsexperimenten.- 6.2 Der Doppelbetazerfall.- 6.3 Die Supernova SN1987A.- 6.4 Der Neutrinozerfall.- 7 Neutrinooszillationen.- 7.1 Einleitung und Phänomenologie der Neutrinooszillationen.- 7.2 Der Formalismus.- 7.3 Experimente zu Neutrinooszillationen.- 8 Magnetische Monopole.- 8.1 Einleitung, historischer Überblick.- 8.2 Theoretische Konzepte zur Einführung von magnetischen Monopolen.- 8.3 Prinzipien zum Nachweis magnetischer Monopole.- 8.4 Experimentelle Ergebnisse.- 9 Die Suche nach dunkler Materie im Kosmos.- 9.1 Hinweise auf die Existenz dunkler Materie.- 9.2 Kandidaten für dunkle Materie.- 9.3 Experimente zum Nachweis dunkler Materie.- 10 Fraktionell geladene Teilchen.- 10.1 Das Quark-Confinement.- 10.2 Experimente zur Suche nach freien Quarks.- 11 Fünfte Kraft: Theoretische Erwartungen und experimenteller Status.- 11.1Einleitung.- 11.2 Theoretische Erwartungen.- 11.3 Die experimentelle Suche nach einer fünften Kraft.- 12 Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Vorhersagen der Theorie.- 12.3 Experimente zur Suche nach der Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten.- 12.4 Abschließende Bemerkungen und Ausblick.- Quellennachweis.
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