Eine der bedeutenden Entwicklungen in der Physik ist das zunehmende Ver ständnis der subatomaren Phänomene. Die subatomare Physik hat dabei eine rasche Entwicklung durchlaufen. Sie gehört heute sicherlich zu den kanonischen Teilen eines Physikstudiums. An den meisten Hochschulen wird daher eine ein führende Vorlesung angeboten. Dieses Buch ist ein Skript zu einer solchen Vor lesung. Die subatomare Physik wird an der Universität Siegen für Studenten im 5. Semester gelesen. Die Studenten haben einffrhrende Vorlesungen in die Quan tenmechanik und die Atomphysik gehört. Die theoretische…mehr
Eine der bedeutenden Entwicklungen in der Physik ist das zunehmende Ver ständnis der subatomaren Phänomene. Die subatomare Physik hat dabei eine rasche Entwicklung durchlaufen. Sie gehört heute sicherlich zu den kanonischen Teilen eines Physikstudiums. An den meisten Hochschulen wird daher eine ein führende Vorlesung angeboten. Dieses Buch ist ein Skript zu einer solchen Vor lesung. Die subatomare Physik wird an der Universität Siegen für Studenten im 5. Semester gelesen. Die Studenten haben einffrhrende Vorlesungen in die Quan tenmechanik und die Atomphysik gehört. Die theoretische Quantenmechanik wird meist parallel besucht. Es handelt sich um eine Vorlesung, die einen Über blick vermitteln soll, der in späteren Spezial vorlesungen vertieft werden kann. Der gegebene Rahmen begrenzt die Möglichkeiten einer solchen Vorlesung. Viele theoretische Vorstellungen können nur vorgestellt und nicht wirklich konsistent eingeführt werden. Auch beschränkt sich die Darstellung auf solche Konzepte, die unmittelbar dem Verständnis existierender experimenteller Beobachtungen dienen. Das Skript entstand nach und nach aus den Vorbereitungen für die Vorle sungen. Ohne dies ursprünglich zu beabsichtigen, wurde dabei eine Qualität erreicht, die eine weitere Verbreitung sinnvoll erscheinen läßt.
0 Gliederung nach der typischen Skala.- 1 Einführung in die Kernphysik.- 1.1 Kurze historische Einführung.- 1.2 Die wichtigsten Fakten der Kernstruktur.- 1.2.1 Zusammensetzung der Kerne.- 1.2.2 Geometrie der Kerne.- 1.2.3 Kernmassen.- 1.2.4 Zwei-Nukleonen-Potential.- 1.3 Modelle der Kernstruktur.- 1.3.1 Semi-empirische Beschreibung der Bindungsenergie von Kernen.- 1.3.2 Thomas-Fermi-Modell.- 1.3.3 Das Schalenmodell.- 1.3.4 Kurze Betrachtung der Kernmomente.- 1.3.5 Kollektives Modell.- 1.3.6 Cluster-und a-Teilchen-Modell.- 1.3.7 Möglichkeiten, Modelle an besonderen Kernen zu testen.- 1.4 Radioaktiver Zerfall.- 1.4.1 Mittlere Lebensdauer.- 1.4.2 Das exponentielle Zerfallsgesetz.- 1.4.3 Einheiten für die Radioaktivität.- 1.4.4 Der ?-Zerfall.- 1.4.5 Der ?-Zerfall.- 1.4.6 Dera ?-Zerfall.- 1.4.7 Zerfall durch Kernspaltung.- 1.5 Allgemeine Betrachtungen zum Streuprozeß.- 1.5.1 Definition von Luminosität und Wirkungsquerschnitt.- 1.5.2 Streuamplitude und Partialwellenanalyse.- 1.5.3 Das Optische Theorem.- 1.5.4 Die Struktur von Resonanzen.- 1.6 Modelle für die Kernstreuung.- 1.6.1 Compound-Kern-Reaktionen.- 6.2 Das Optische Modell.- 1.7 Wichtige Beispiele kernphysikalisdier Prozesse.- 1.7.1 Das Konzept der Kernspaltung.- 1.7.2 Das Konzept der Fusion.- 1.7.3 Die Entstehung der Elemente.- 2. Einführung in die Hadronenphysik.- 2.1 Zoologie der Hadronen.- 2.1.1 Die Hadronen der Kernphysik.- 2.1.2 Beschleuniger.- 2.1.3 Pion-Nukleon-Streuung.- 2.1.4 Hadronische Resonanzen.- 2.1.5 Flavor-Quantenzahlen.- 2.1.6 Quantenzahlen diskreter Symmetrien.- 2.1.7 Farbstruktur der Hadronen.- 2.1.8 Mesonen.- 2.1.9 Baryonen.- 2.1.10 Eigenschaften der Quark-Bindung.- 2.2 Hadronische Streuvorgänge.- 2.2.1 Regge-Pol-Physik.- 2.2.2 Topologische Betrachtungen und Pomeranchuk-Pol.- 2.2.3 Hochenergetische Teilchenproduktion.- 3. Einführung in die Leptonen- und Partonenphysik.- 3.1 Kurze Einführung in die Quantenelektrodynamik.- 3.1.1 Die Klein-Gordon-Gleichung.- 3.1.2 Die Dirac-Gleichung.- 3.1.3 Einige Fakten der relativistischen Störungsrechnung.- 3.1.4 Über die Methode des Pfadintegrals.- 3.1.5 Feynman-Regeln.- 3.1.6 Elektron-Positron-Vernichtung in Myonen in niedrigster Ordnung.- 3.1.7 Wichtige Querschnitte der QED.- 3.2 Einführung in die Quantenchromodynamik.- 3.2.1 Die Farbstruktur der Quantenchromodynamik.- 3.2.2 Die Annihilation von e+e- in Quarks.- 3.2.3 Hadronische Streuungen mit großen Transversalimpulsen.- 3.2.4 Drell-Yang-Streuung.- 3.2.5 Tief inelastische Streuung.- 4. Einführung in die Physik der schwachen Bosonen.- 4.1 Die Strom-Strom-Wechselwirkung.- 4.1.1 Grundlegende experimentelle Beobachtungen.- 4.1.2 Die Wechselwirkung mit geladenen Strömen.- 4.1.3 Das neutrale Kaon.- 4.1.4 Die Wechselwirkung mit neutralen Strömen.- 4.2 Die Weinberg-Salam-Theorie.- 4.2.1 Das schwache Vektorboson.- 4.2.2 Die Symmetriestruktur der elektroschwachen Wechselwirkung.- 4.2.3 Die Experimente am SPS Collider.- 4.2.4 AusbHck auf die Physik unterhalb der schwachen Vektor- bosonen.
0 Gliederung nach der typischen Skala.- 1 Einführung in die Kernphysik.- 1.1 Kurze historische Einführung.- 1.2 Die wichtigsten Fakten der Kernstruktur.- 1.2.1 Zusammensetzung der Kerne.- 1.2.2 Geometrie der Kerne.- 1.2.3 Kernmassen.- 1.2.4 Zwei-Nukleonen-Potential.- 1.3 Modelle der Kernstruktur.- 1.3.1 Semi-empirische Beschreibung der Bindungsenergie von Kernen.- 1.3.2 Thomas-Fermi-Modell.- 1.3.3 Das Schalenmodell.- 1.3.4 Kurze Betrachtung der Kernmomente.- 1.3.5 Kollektives Modell.- 1.3.6 Cluster-und a-Teilchen-Modell.- 1.3.7 Möglichkeiten, Modelle an besonderen Kernen zu testen.- 1.4 Radioaktiver Zerfall.- 1.4.1 Mittlere Lebensdauer.- 1.4.2 Das exponentielle Zerfallsgesetz.- 1.4.3 Einheiten für die Radioaktivität.- 1.4.4 Der ?-Zerfall.- 1.4.5 Der ?-Zerfall.- 1.4.6 Dera ?-Zerfall.- 1.4.7 Zerfall durch Kernspaltung.- 1.5 Allgemeine Betrachtungen zum Streuprozeß.- 1.5.1 Definition von Luminosität und Wirkungsquerschnitt.- 1.5.2 Streuamplitude und Partialwellenanalyse.- 1.5.3 Das Optische Theorem.- 1.5.4 Die Struktur von Resonanzen.- 1.6 Modelle für die Kernstreuung.- 1.6.1 Compound-Kern-Reaktionen.- 6.2 Das Optische Modell.- 1.7 Wichtige Beispiele kernphysikalisdier Prozesse.- 1.7.1 Das Konzept der Kernspaltung.- 1.7.2 Das Konzept der Fusion.- 1.7.3 Die Entstehung der Elemente.- 2. Einführung in die Hadronenphysik.- 2.1 Zoologie der Hadronen.- 2.1.1 Die Hadronen der Kernphysik.- 2.1.2 Beschleuniger.- 2.1.3 Pion-Nukleon-Streuung.- 2.1.4 Hadronische Resonanzen.- 2.1.5 Flavor-Quantenzahlen.- 2.1.6 Quantenzahlen diskreter Symmetrien.- 2.1.7 Farbstruktur der Hadronen.- 2.1.8 Mesonen.- 2.1.9 Baryonen.- 2.1.10 Eigenschaften der Quark-Bindung.- 2.2 Hadronische Streuvorgänge.- 2.2.1 Regge-Pol-Physik.- 2.2.2 Topologische Betrachtungen und Pomeranchuk-Pol.- 2.2.3 Hochenergetische Teilchenproduktion.- 3. Einführung in die Leptonen- und Partonenphysik.- 3.1 Kurze Einführung in die Quantenelektrodynamik.- 3.1.1 Die Klein-Gordon-Gleichung.- 3.1.2 Die Dirac-Gleichung.- 3.1.3 Einige Fakten der relativistischen Störungsrechnung.- 3.1.4 Über die Methode des Pfadintegrals.- 3.1.5 Feynman-Regeln.- 3.1.6 Elektron-Positron-Vernichtung in Myonen in niedrigster Ordnung.- 3.1.7 Wichtige Querschnitte der QED.- 3.2 Einführung in die Quantenchromodynamik.- 3.2.1 Die Farbstruktur der Quantenchromodynamik.- 3.2.2 Die Annihilation von e+e- in Quarks.- 3.2.3 Hadronische Streuungen mit großen Transversalimpulsen.- 3.2.4 Drell-Yang-Streuung.- 3.2.5 Tief inelastische Streuung.- 4. Einführung in die Physik der schwachen Bosonen.- 4.1 Die Strom-Strom-Wechselwirkung.- 4.1.1 Grundlegende experimentelle Beobachtungen.- 4.1.2 Die Wechselwirkung mit geladenen Strömen.- 4.1.3 Das neutrale Kaon.- 4.1.4 Die Wechselwirkung mit neutralen Strömen.- 4.2 Die Weinberg-Salam-Theorie.- 4.2.1 Das schwache Vektorboson.- 4.2.2 Die Symmetriestruktur der elektroschwachen Wechselwirkung.- 4.2.3 Die Experimente am SPS Collider.- 4.2.4 AusbHck auf die Physik unterhalb der schwachen Vektor- bosonen.
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