Teilchen und Kerne: eine Einführung in die physikalischen Konzepte ; mit 11 Tabellen und 58 Aufgaben mit Lösungen
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
2006
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| Edition: | 7. Aufl. |
| Series: | Springer-Lehrbuch
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1.
1.1 Grundbausteine der Materie............................. 1
1.2 Die fundamentalen Wechselwirkungen..................... 3
1.3 Symmetrien und Erhaltungssätze......................... 4
1.4 Experimente........................................... 5
1.5 Einheiten.............................................. 7
Teil
2. Globale Eigenschaften der Kerne......................... 11
2.1 Das Atom und seine Bausteine........................... 11
2.2 Nuklide............................................... 13
2.3 Parametrisierung der Bindungsenergien ................... 18
2.4 Ladungsunabhängigkeit der Kernkraft und Isospin.......... 22
Aufgaben.................................................. 24
3. Stabilität der Kerne...................................... 25
3.1 ^-Zerfall .............................................. 27
3.2
3.3 Kernspaltung.......................................... 33
3.4 Zerfall angeregter Kernzustände.......................... 36
Aufgaben.................................................. 40
4. Streuung................................................. 43
4.1 Allgemeine Betrachtung von Streuprozessen................ 43
4.2 Wirkungsquerschnitt.................................... 46
4.3 Die „Goldene Regel .................................... 50
4.4 Feynman-Diagramme................................... 52
Aufgaben.................................................. 55
5. Geometrische Gestalt der Kerne.......................... 57
5.1 Kinematik der Elektronenstreuung........................ 57
5.2 Der Rutherford-Wirkungsquerschnitt...................... 60
X
5.3
5.4 Formfaktoren der Kerne................................. 65
5.5 Inelastische Kernanregungen............................. 73
Aufgaben..................................................
6. Elastische Streuung am
6.1 Formfaktoren des Nukleons.............................. 77
6.2 Quasielastische Streuung................................ 82
6.3 Ladungsradius von
Aufgaben.................................................. 86
7. Tiefinelastische Streuung................................. 87
7.1 Angeregte Nukleonzustände.............................. °
7.2 Strukturfunktionen..................................... 89
7.3 Das Partonmodell...................................... 93
7.4 Interpretation der Strukturfunktionen im Partonmodell..... 95
Aufgaben..................................................
8. Quarks, Gluonen und starke Wechselwirkung.............101
8.1 Quarkstruktur der
8.2 Quarks in Hadronen....................................1°6
8.3 Quark-Gluon-Wechselwirkung............................1^°
8.4 Skalenbrechung der Strukturfunktionen....................H2
Aufgaben..................................................H°
9. Teilchenerzeugung in
9.1 Erzeugung von Leptonpaaren............................H
9.2 Resonanzen............................................122
9.3 Nichtresonante Erzeugung von Hadronen..................12
9.4 Gluonenabstrahhmg....................................129
Aufgaben..................................................131
10. Phänomenologie der schwachen Wechselwirkung..........123
10.1 Eigenschaften der
10.2 Typen der schwachen Wechselwirkung.....................
10.3 Kopplungsstärke des geladenen Stromes...................141
10.4 Quarkfamilien..........................................I46
10.5 Leptonische Familien....................................149
10.6 Majorana-Neutrino?....................................151
10.7 Paritätsverletzung......................................152
10.8 Tiefinelastische Neutrinostreuung.........................155
Aufgaben..................................................157
Inhaltsverzeichnis
11. Austauschbosonen der schwachen Wechselwirkung........ 159
11.1 Reelle W- und Z-Bosonen ............................... 159
11.2 Die elektroschwache Vereinheitlichung..................... 164
11.3 Die große Vereinheitlichung.............................. 171
Aufgaben.................................................. 171
12. Das Standardmodell...................................... 173
Teil
13. Quarkonia................................................179
13.1 Wasserstoffatom und Positronium als Analoga..............179
13.2 Charmonium...........................................182
13.3 Quark-Antiquark-Potential..............................184
13.4 Farbmagnetische Wechselwirkung.........................188
13.5 Bottonium und Toponium...............................190
13.6 Zerfallskanäle schwerer Quarkonia........................192
13.7 Test der QCD aus der Zerfallsbreite.......................194
Aufgaben..................................................197
14. Mesonen aus leichten Quarks.............................199
14.1 Mesonmultipletts....................................... 199
14.2 Massen der Mesonen.................................... 203
14.3 Zerfallskanäle.......................................... 205
14.4 Zerfall des neutralen Kaons.............................. 207
Aufgaben.................................................. 210
15. Baryonen.................................................211
15.1 Erzeugung und Nachweis von Baryonen...................211
15.2 Baryonmultipletts......................................217
15.3 Massen der Baryonen...................................221
15.4 Magnetische Momente ..................................223
15.5 Semileptonische Zerfälle der Baryonen.....................228
15.6 Wie gut ist das Konstituentenquark-Konzept?..............236
Aufgaben..................................................237
16. Kernkraft.................................................239
16.1 Nukleon-Nukleon-Streuung..............................240
16.2 Das Deuteron..........................................245
16.3 Charakter der Kernkraft ................................248
Aufgaben..................................................254
XII Inhaltsverzeichnis
17. Aufbau der Kerne........................................255
17.1 Das Fermigasmodell....................................255
17.2 Hyperkerne............................................260
17.3 Das Schalenmodell......................................265
17.4 Deformierte Kerne......................................272
17.5 Spektroskopie mittels Kernreaktionen.....................276
17.6 /3-Zerfall des Kerns.....................................283
17.7 Der doppelte /3-Zerfall ..................................292
Aufgaben..................................................296
18. Kollektive Kernanregungen...............................299
18.1 Elektromagnetische Übergänge...........................300
18.2 Dipolschwingungen.....................................303
18.3 Formschwingungen .....................................312
18.4 Rotationszustände......................................315
Aufgaben..................................................325
19. Nukleare Thermodynamik................................327
19.1 Thermodynamische Beschreibung der Kerne...............328
19.2 Compoundkern und Quantenchaos........................331
19.3 Die Phasen der Kernmaterie.............................333
19.4 Teilchenphysik und Thermodynamik im frühen Universum... 339
19.5 Sternentwicklung und Elementsynthese....................347
Aufgaben..................................................354
20. Vielkörpersysteme der starken Wechselwirkung...........355
A. Anhang...................................................359
A.l Beschleuniger..........................................359
A.2 Detektoren............................................366
A.3 Kopplung von Drehimpulsen.............................377
A.4 Naturkonstanten.......................................379
Lösungen.....................................................381
Literaturverzeichnis ..........................................407
Sachverzeichnis...............................................413
|
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Inhaltsverzeichnis
1.
1.1 Grundbausteine der Materie. 1
1.2 Die fundamentalen Wechselwirkungen. 3
1.3 Symmetrien und Erhaltungssätze. 4
1.4 Experimente. 5
1.5 Einheiten. 7
Teil
2. Globale Eigenschaften der Kerne. 11
2.1 Das Atom und seine Bausteine. 11
2.2 Nuklide. 13
2.3 Parametrisierung der Bindungsenergien . 18
2.4 Ladungsunabhängigkeit der Kernkraft und Isospin. 22
Aufgaben. 24
3. Stabilität der Kerne. 25
3.1 ^-Zerfall . 27
3.2
3.3 Kernspaltung. 33
3.4 Zerfall angeregter Kernzustände. 36
Aufgaben. 40
4. Streuung. 43
4.1 Allgemeine Betrachtung von Streuprozessen. 43
4.2 Wirkungsquerschnitt. 46
4.3 Die „Goldene Regel". 50
4.4 Feynman-Diagramme. 52
Aufgaben. 55
5. Geometrische Gestalt der Kerne. 57
5.1 Kinematik der Elektronenstreuung. 57
5.2 Der Rutherford-Wirkungsquerschnitt. 60
X
5.3
5.4 Formfaktoren der Kerne. 65
5.5 Inelastische Kernanregungen. 73
Aufgaben.
6. Elastische Streuung am
6.1 Formfaktoren des Nukleons. 77
6.2 Quasielastische Streuung. 82
6.3 Ladungsradius von
Aufgaben. 86
7. Tiefinelastische Streuung. 87
7.1 Angeregte Nukleonzustände. ° '
7.2 Strukturfunktionen. 89
7.3 Das Partonmodell. 93
7.4 Interpretation der Strukturfunktionen im Partonmodell. 95
Aufgaben. "
8. Quarks, Gluonen und starke Wechselwirkung.101
8.1 Quarkstruktur der
8.2 Quarks in Hadronen.1°6
8.3 Quark-Gluon-Wechselwirkung.1^°
8.4 Skalenbrechung der Strukturfunktionen.H2
Aufgaben.H°
9. Teilchenerzeugung in
9.1 Erzeugung von Leptonpaaren.H"
9.2 Resonanzen.122
9.3 Nichtresonante Erzeugung von Hadronen.12'
9.4 Gluonenabstrahhmg.129
Aufgaben.131
10. Phänomenologie der schwachen Wechselwirkung.123
10.1 Eigenschaften der
10.2 Typen der schwachen Wechselwirkung.
10.3 Kopplungsstärke des geladenen Stromes.141
10.4 Quarkfamilien.I46
10.5 Leptonische Familien.149
10.6 Majorana-Neutrino?.151
10.7 Paritätsverletzung.152
10.8 Tiefinelastische Neutrinostreuung.155
Aufgaben.157
Inhaltsverzeichnis
11. Austauschbosonen der schwachen Wechselwirkung. 159
11.1 Reelle W- und Z-Bosonen . 159
11.2 Die elektroschwache Vereinheitlichung. 164
11.3 Die große Vereinheitlichung. 171
Aufgaben. 171
12. Das Standardmodell. 173
Teil
13. Quarkonia.179
13.1 Wasserstoffatom und Positronium als Analoga.179
13.2 Charmonium.182
13.3 Quark-Antiquark-Potential.184
13.4 Farbmagnetische Wechselwirkung.188
13.5 Bottonium und Toponium.190
13.6 Zerfallskanäle schwerer Quarkonia.192
13.7 Test der QCD aus der Zerfallsbreite.194
Aufgaben.197
14. Mesonen aus leichten Quarks.199
14.1 Mesonmultipletts. 199
14.2 Massen der Mesonen. 203
14.3 Zerfallskanäle. 205
14.4 Zerfall des neutralen Kaons. 207
Aufgaben. 210
15. Baryonen.211
15.1 Erzeugung und Nachweis von Baryonen.211
15.2 Baryonmultipletts.217
15.3 Massen der Baryonen.221
15.4 Magnetische Momente .223
15.5 Semileptonische Zerfälle der Baryonen.228
15.6 Wie gut ist das Konstituentenquark-Konzept?.236
Aufgaben.237
16. Kernkraft.239
16.1 Nukleon-Nukleon-Streuung.240
16.2 Das Deuteron.245
16.3 Charakter der Kernkraft .248
Aufgaben.254
XII Inhaltsverzeichnis
17. Aufbau der Kerne.255
17.1 Das Fermigasmodell.255
17.2 Hyperkerne.260
17.3 Das Schalenmodell.265
17.4 Deformierte Kerne.272
17.5 Spektroskopie mittels Kernreaktionen.276
17.6 /3-Zerfall des Kerns.283
17.7 Der doppelte /3-Zerfall .292
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18. Kollektive Kernanregungen.299
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18.2 Dipolschwingungen.303
18.3 Formschwingungen .312
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19. Nukleare Thermodynamik.327
19.1 Thermodynamische Beschreibung der Kerne.328
19.2 Compoundkern und Quantenchaos.331
19.3 Die Phasen der Kernmaterie.333
19.4 Teilchenphysik und Thermodynamik im frühen Universum. 339
19.5 Sternentwicklung und Elementsynthese.347
Aufgaben.354
20. Vielkörpersysteme der starken Wechselwirkung.355
A. Anhang.359
A.l Beschleuniger.359
A.2 Detektoren.366
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