Elementare Teilchen: moderne Physik von den Atomen bis zum Standard-Modell
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
Springer
2010
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| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Angekündigt u.d.T.: Kern- und Elementarteilchenphysik |
| Beschreibung: | XXIII, 734 S. Ill., graph. Darst. |
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| adam_text | 3.1 DAS RUTHERFORD-EXPERIMENT 49 INHALTSVERZEICHNIS ZUR EINFUEHRUNG:
ATOME, UND DIE ZWEI ERSTEN WIRKLICHEN ELEMENTARTEILCHEN 1 UEBERBLICK 1
1.1 ELEMENTARTEILCHEN: DIE AUSGANGSLAGE UM 1900 2 1.1.1 GIBT ES
UEBERHAUPT ATOME? 2 1.1.2 ELEKTRON UND PHOTON: DIE ERSTEN ZWEI RICHTIGEN
ELEMENTARTEILCHEN 14 1.2 UEBERBLICK UEBER DEN WEITEREN INHALT 18 1.3
STICHWORTE ZUR GESCHICHTE UND BEDEUTUNG DER KERN- UND
ELEMENTARTEILCHENPHYSIK 19 1.3.1 PHYSIKALISCHE ENTDECKUNGEN 19 1.3.2
TECHNISCHE ENTWICKLUNGEN 21 1.3.3 MILITAERISCHE ENTWICKLUNGEN 21 1.3.4
POLITISCH WIRKSAME ANSTOESSE 21 RADIOAKTIVE STRAHLEN UND DER WEG INS
INNERE DER ATOME 23 UEBERBLICK 23 2.1 ERSTE EXPERIMENTE MIT
RADIOAKTIVITAET 25 2.1.1 FOTOPLATTE MIT URANSALZEN: HENRI BECQUEREL 1896
25 2.1.2 NEBELKAMMER 28 2.2 ABBREMSUNG VON *-TEILCHEN: NIELS BOHR 1913
31 2.2.1 VERSUCH DER DEUTUNG DER NEBELKAMMER-SPUREN MIT KLASSISCHER
MECHANIK 31 2.2.2 BOHRSCHE THEORIE DER ABBREMSUNG VON *-TEILCHEN 35
2.2.3 UNTERE UND OBERE GRENZE FUER DEN ENERGIEVERLUST: FORMELN VON BOHR
UND BETHE/BLOCH FUER DAS BREMSVERMOEGEN 38 2.3 *-TEILCHEN: SONDEN ZUR
ERKUNDUNG DES ATOMINNEREN 42 ENTDECKUNG DES ATOMKERNS MIT DEN MITTELN
DER KLASSISCHEN PHYSIK .. 47 UEBERBLICK 47 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/991658698 DIGITALISIERT DURCH XV J INHALTSVERZEICHNIS
3.1.1 DER VORVERSUCH 49 3.1.2 STREUUNG VON *-TEILCHEN AN GOLDATOMEN 50
3.2 RUTHERFORDSTREUUNG: KLASSISCHE THEORIE 52 3.2.1 THOMSON-MODELL:
KEINE ERKLAERUNG FUER GROSSE ABLENKWINKEL 52 3.2.2 POTENTIALSTREUUNG:
KLASSISCHE TRAJEKTORIEN IM COULOMBFELD 53 3.2.3 WIRKUNGSQUERSCHNITT 56
3.2.4 EXPERIMENTELLE UEBERPRUEFUNG DER RUTHERFORD-FORMEL 59 3.2.5
RUTHERFORDS ATOMMODELL 61 3.2.6 DEUTUNG DER RUTHERFORD-FORMEL 62 3.3
AKTUELLE ANWENDUNG: RUTHERFORD BACKSCATTERING SPECTROSCOPY ... 62 3.4
ANOMALE RUTHERFORDSTREUUNG, KERNRADIUS 65 3.4.1 WIE *PUNKTFOERMIG IST
DER ATOMKERN? 65 3.4.2 KERNRADIUS 66 3.5 ZUSAMMENFASSUNG: AUFBAU DER
MATERIE (ZWISCHENSTAND) 70 3.5.1 AUFBAU DER ATOME AUS KERN UND HUELLE 70
3.5.2 VORKOMMEN DER ELEMENTE 71 4 MASSE UND BINDUNGSENERGIE DER KERNE,
ENTDECKUNG VON PROTON UND NEUTRON 73 UEBERBLICK 73 4.1 MASSE DER
ATOMKERNE 76 4.1.1 ENTWICKLUNG DES KENNTNISSTANDS BIS ETWA 1910 76 4.1.2
MESSUNG DER MASSEN EINZELNER ATOME 78 4.1.3 ISOTOPE 82 4.1.4 DAS PROTON
UND RUTHERFORDS PROTON-ELEKTRON-MODELL DES KERNS 83 4.1.5 DAS NEUTRON
UND DAS PROTON-NEUTRON-MODELL DES KERNS ... 88 4.1.6 PRAEZISIONSMESSUNG
UND MASSENDEFEKT 92 4.1.7 MODERNE ANWENDUNGEN UND MESSMETHODEN DER
KERNMASSEN 93 4.2 ENERGIE-INHALT DER ATOMKERNE: TROEPFCHEN-MODELL 97 4.2.
INHALTSVERZEICHNIS XVII 5.4.2 WELLENMECHANISCHE CHARAKTERISIERUNG DER
COULOMB- STREUUNG 130 5.5 MEHRERE STREUZENTREN: DIE INTENSITAETEN
ADDIEREN ODER DIE AMPLITUDEN? 132 5.5.1 WANN MUSS MAN DIE KOHAERENTE
UEBERLAGERUNG BILDEN? 132 5.5.2 WANN GILT KOHAERENTE SUMME = INKOHAERENTE
SUMME? 132 5.5.3 WANN VERSCHWINDET DER INTERFERENZTERM? 133 5.5.4 WANN
SIND DIE PHASEN DER EINZELNEN STREUWELLEN GLEICHMAESSIG VERTEILT? 134
5.5.5 ZWISCHENERGEBNIS: RUTHERFORD-MODELL BESTAETIGT 136 5.6
HOFSTADTER-STREUUNG: MASSEN- UND LADUNGSVERTEILUNG IM KERN 136 5.6.1
COULOMB-STREUUNG AN AUSGEDEHNTER LADUNGSVERTEILUNG.... 137 5.6.2 DIE
FORM DER KERNE 139 5.7 EIN QUANTENMECHANISCHER EFFEKT: KOHAERENTE
UEBERLAGERUNG DER STREUAMPLITUDEN VON PROJEKTIL UND TARGET 142 5.7.1
ABWEICHUNGEN VON DER RUTHERFORD-FORMEL BEI STREUUNG IDENTISCHER TEILCHEN
143 5.7.2 INTERFERENZ VON PROJEKTIL UND TARGET 146 5.7.3 DESTRUKTIVE
INTERFERENZ BEI FERMIONEN 149 6 PHYSIK DER RADIOAKTIVEN STRAHLEN 155
UEBERBLICK 155 6.1 RADIOAKTIVER ZERFALL, ZUFALLSPROZESSE, QUANTENSPRUENGE
157 6.1.1 DAS EXPONENTIELLE ZERFALLSGESETZ UND SEINE ATOMISTISCHE
DEUTUNG 157 6.1.2 DER METASTABILE ZUSTAND UND SEINE LEBENSDAUER: DIE
GOLDENE REGEL 162 6.1.3 MESSUNG VON HALBWERTZEITEN UND GUELTIGKEIT DES
ZERFALLSGESETZES 171 6.1.4 ZAEHLER-EXPERIMENTE: DER BEGINN DES DIGITALEN
ZEITALTERS... 175 6.1.5 ZAEHLSTATISTIK: POISSON-VERTEILUNG 177 6.
INHALTSVERZEICHNIS 6.4.6 ERZEUGUNG VON PHOTONEN: SPONTANE EMISSION 213
6.4.7 BEZIEHUNG ZWISCHEN UEBERGANGSRATE UND Y-ENERGIE 215 6.4.8
Y-SPEKTROSKOPIE: BEISPIEL 222 6.5 JSS-STRAHLUNG 226 6.5.1 /SS-TEILCHEN
SIND ELEKTRONEN 226 6.5.2 /OE-TEILCHEN WERDEN IM EMISSIONSAKT NEU ERZEUGT
228 6.5.3 ^-ENERGIE-SPEKTRUM KONTINUIERLICH: ENERGIESATZ VERLETZT?.. 231
6.5.4 BEZIEHUNG ZWISCHEN UEBERGANGSRATE UND /J-ENERGIE 232 6.5.5
DREHIMPULS-ERHALTUNG VERLETZT? 233 6.5.6 NEUTRINO-HYPOTHESE 1930 233
6.5.7 FERMI-THEORIE DES /3-ZERFALLS I: FORM DES KONTINUIERLICHEN
SPEKTRUMS 234 6.5.8 FERMI-THEORIE DES SS-ZERFALLS II: WECHSELWIRKUNG MIT
REICHWEITE NULL 239 6.5.9 SS + -RADIOAKTIVITAET 240 6.5.10
ELEKTRONEN-EINFANG UND ZWEI WEIT REICHENDE KONSEQUENZEN 241 6.5.11
NEUTRINO-NACHWEIS 1955 244 STRUKTUR DER KERNE: SPIN, PARITAET, MOMENTE,
ANREGUNGSFORMEN, MODELLE 249 UEBERBLICK 249 7.1 DREHIMPULS, SPIN UND
STATISTIK 250 7.1.1 DREHIMPULS VON ELEKTRON, HUELLE, KERN, ATOM, MOLEKUEL:
GRUNDLAGEN 252 7.1.2 SPIN UND PAULI-SPINOR 263 7.1.3 DER
UNANSCHAULICHE DREHIMPULS IN BEISPIELEN 265 7.1.4 PROTON: SPIN 268
7.1.5 AUSTAUSCHSYMMETRIE UND STATISTIK DES PROTONS 276 7.1.6 WEITERE
KERNSPINS 278 7.2 PARITAET 280 7.3 MAGNETISCHES MOMENT 283 7.3.
INHALTSVERZEICHNIS XIX 7.6.2 SCHALENMODELL MIT OSZILLATOR-POTENTIAL 321
7.6.3 SCHALEN-MODELL MIT SPIN-BAHN-WECHSELWIRKUNG 326 7.6.4 ZUR
BEGRUENDUNG DES EINZEL-TEILCHEN-MODELLS 329 8 NUKLEARE ENERGIE,
ENTWICKLUNG DER STERNE, ENTSTEHUNG DER ELEMENTE 333 UEBERBLICK 333 8.1
GROESSENORDNUNG DER KERNENERGIE 334 8.1.1 IST DIE SONNE RADIOAKTIV? EINE
ANEKDOTE 334 8.1.2 GROESSENORDNUNGEN UND BEDEUTUNG VON ENERGIE-UMSAETZEN..
336 8.2 KERN-SPALTUNG 338 8.2.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 338 8.2.2
ENTDECKUNGSGESCHICHTE DER INDUZIERTEN SPALTUNG 344 8.2.3 TECHNISCHE
UMSETZUNGEN: REAKTOR UND BOMBE 346 8.2.4 GEREGELTE KETTENREAKTION 351
8.2.5 AUFBAU EINES KRAFTWERKS UND NUKLEARE STROMWIRTSCHAFT... 353 8.2.6
DIE *ATOM -BOMBE 356 8.3 KERN-FUSION 358 8.3.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN
358 8.3.2 TECHNISCHE NUTZUNG 362 8.4 STERN-ENERGIE, STERN-ENTWICKLUNG
364 8.4.1 **-FUSION 364 8.4.2 KATALYTISCHER CNO-ZYKLUS 367 8.5
ENTSTEHUNG DER CHEMISCHEN ELEMENTE AUS WASSERSTOFF 369 8.5.1 HAEUFIGKEIT
DER ELEMENTE UND NUKLIDE 369 8.5.2 ENTSTEHUNG VON 12 C AUS 4 HE 371
8.5.3 STERN-ENTWICKLUNG UND ENTSTEHUNG DER ELEMENTE 373 9 PHOTON UND
ELEKTRON - WAS ELEMENTARTEILCHEN SIND UND WIE SIE WECHSEL WIRKEN: DIE
QUANTENELEKTRODYNAMIK 379 UEBERBLICK 379 9. XX INHALTSVERZEICHNIS 9.5 DER
GRUNDLEGENDE PROZESS DER ELEKTROMAGNETISCHEN WECHSELWIRKUNG 402 9.6
VIRTUELLE PHOTONEN 403 9.7 FEYNMAN-GRAPHEN 411 9.7.1 ELEMENTARE PROZESSE
411 9.7.2 ELEKTRON-ELEKTRON-WECHSELWIRKUNG (VIRTUELLES PHOTON BETEILIGT)
412 9.7.3 ELEKTRON-PHOTON-WECHSELWIRKUNG (VIRTUELLES ELEKTRON BETEILIGT)
413 9.7.4 PHOTONEN-EMISSION (VIRTUELLES ELEKTRON UND VIRTUELLES PHOTON
BETEILIGT) 413 9.7.5 FEYNMAN-REGELN 414 9.7.6 ANTITEILCHEN 416 9.7.7
RENORMIERUNG 420 9.8 DEUTUNG DER AUSTAUSCHWECHSELWIRKUNG 423 10 DAS
ELEKTRON ALS FERMION UND LEPTON 425 UEBERBLICK 425 10.1 SPIN UND
MAGNETISCHES MOMENT: DIE FRUEHEN BEFUNDE 427 10.2 DIRACSCHE
ELEKTRONENTHEORIE (1928) 429 10.2.1 WEG ZUR RELATIVISTISCHEN
WELLENGLEICHUNG 429 10.2.2 SPIN 431 10.2.3 NEGATIVE ENERGIE? 434 10.2.4
ANOMALES MAGNETISCHES MOMENT 435 10.2.5 WIE DIE DIRAC-GLEICHUNG
LORENTZ-INVARIANT WIRD 437 10.2.6 ANTI-TEILCHEN 442 10.2.7 CHIRALITAET
447 10.2.8 SPIN, STATISTIK, SYMMETRIE 449 10.3 DIE WEITEREN LEPTONEN 454
10.3.1 MYONEN 454 10.3.2 VERSCHIEDENE LEPTONENLADUNG VON MYON UND
ELEKTRON 462 10.3.3 DIE DRITTE LEPTONEN-FAMILIE 464 10.4 NEUTRINOS 469
10.4.1 NEUTRINO-REAKTIONEN 469 10.4.2 NEUTRINOS VON DER SONNE UND DER
SUPERNOVA 471 10.4.3 DIRAC-TEILCHEN ODER DOCH NICHT? 473 10.4.4
NEUTRINO-OSZILLATION 474 1 INHALTSVERZEICHNIS XXI 11.1.4 NEUTRALES PION:
ELEKTROMAGNETISCHE PRODUKTION UND ZERFALL 494 11.1.5 SPIN DER PIONEN 497
11.1.6 PARITAET DER PIONEN 499 11.1.7 PIONEN ALS SONDEN: RESONANZEN IN
DER PION-NUKLEON-STREUUNG 502 11.2 ORDNUNG IM TEILCHENZOO (1):
SYMMETRIEN UND ISOSPIN 506 11.2.1 SYMMETRIEN DER WECHSELWIRKUNG 506
11.2.2 ISOSPIN 509 11.3 ORDNUNG IM TEILCHENZOO (2): *SELTSAMKEIT UND
HIERARCHIE 512 11.3.1 ENTDECKUNG *SELTSAMER TEILCHEN 512 11.3.2
CHARAKTERISIERUNG UND HIERARCHIE DER WECHSELWIRKUNGEN ..514 11.3.3
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFT *SELTSAMKEIT 515 11.3.4 ISOSPIN, STRANGENESS,
UND DIE SU(3)-SYMMETRIE 518 11.4 ANTIPROTONEN 522 11.5 DIE INSTRUMENTE:
BESCHLEUNIGER UND DETEKTOREN 524 11.5.1 BESCHLEUNIGERENTWICKLUNG - EIN
KURZER EINDRUCK 525 11.5.2 DETEKTOREN - EIN KURZER UEBERBLICK MIT
BEISPIELEN 526 11.6 AUSGANG AUS DEM TEILCHENZOO 532 12 SCHWACHE
WECHSELWIRKUNG UND GEBROCHENE SYMMETRIEN 535 UEBERBLICK 535 12.1
FRUEHGESCHICHTE (BIS 1956) 537 12.2 GEBROCHENE SPIEGELSYMMETRIEN (I):
PARITAET 538 12.2.1 RAUMSPIEGELUNG P 538 12.2.2 PARITAETSINVARIANZ IN DER
QUANTENMECHANIK 541 12.2.3 BRUCH DER PARITAETSINVARIANZ 542 12.2.4 DAS
WU-EXPERIMENT: /J~-STRAHLEN WERDEN BEVORZUGT ENTGEGEN DER SPIN-RICHTUNG
AUSGESANDT 543 12.2.5 POLARISATION VON ^-STRAHLEN UND NEUTRINOS 545 12.
XXII INHALTSVERZEICHNIS 13.1 QUARKS 586 13.1.1 DIE HYPOTHESE 586 13.1.2
GEBROCHENE ELEMENTARLADUNG 588 13.1.3 TYPISCHE PROZESSE MIT QUARKS 590
13.1.4 ANOMALE MAGNETISCHE MOMENTE DER NUKLEONEN 592 13.1.5 NEUER
FREIHEITSGRAD: FARBE 593 13.1.6 AUSWAHLREGEL: NUR WEISSE TEILCHEN REELL
594 13.1.7 AUFBAU DER HADRONEN AUS QUARKS 596 13.2 QUARKS NACHGEWIESEN?
599 13.2.1 TIEF-INELASTISCHE ELEKTRON-PROTON-STREUUNG 600 13.2.2 QUARKS
ELEKTROMAGNETISCH ERZEUGT 606 13.2.3 EIN VIERTES QUARK: CHARM 609 13.2.4
CHARMONIUM UND DAS QUARK-QUARK-POTENTIAL 611 13.3 CHROMODYNAMIK 614
13.3.1 STARKE WECHSELWIRKUNG DURCH AUSTAUSCH VON GLUONEN .... 614 13.3.2
EINSCHLUSS {CONFINEMENT) 617 13.3.3 SIND QUARKS NOCH TEILCHEN? WELCHE
MASSE HABEN SIE DENN? 622 13.3.4 DIE KERNKRAEFTE: REICHWEITE UND
NAEHERUNGSWEISE SYMMETRIEN 625 13.3.5 ASYMPTOTISCHE FREIHEIT 628 13.4
SCHWERE QUARKS 630 14 STANDARD-MODELL DER ELEMENTARTEILCHENPHYSIK 631
UEBERBLICK 631 14.1 GENAUIGKEITSREKORD: LEPTONEN-G-FAKTOREN 636 14.2 WIE
VIELE FAMILIEN VON LEPTONEN? 641 14.3 WIE VIELE FAMILIEN VON QUARKS? 645
14.3.1 DIE EINFUEHRUNG DER 2. FAMILIE 645 14.3.2 DIE EINFUEHRUNG DER 3.
FAMILIE 648 14.4 QUARK-LEPTON-SYMMETRIE 649 14.5 RUECKWEG NACH OBEN 651
14.5.1 *DIE PHAENOMENE RETTEN 651 14.5. INHALTSVERZEICHNIS XXIII 15.3
DIE PUNKTFOERMIGEN ELEMENTARTEILCHEN KOENNEN DREHIMPULS HABEN OHNE SICH ZU
DREHEN, UND MAGNETISCH SEIN, OHNE DASS EIN STROM FLIESST 667 15.4
ELEMENTARTEILCHEN KOENNEN ERZEUGT UND VERNICHTET WERDEN 667 15.5 ZU
TEILCHEN GIBT ES ANTITEILCHEN 668 15.6 ELEMENTARTEILCHEN SIND (WENN VON
DER GLEICHEN SORTE) VOLLKOMMEN UNUNTERSCHEIDBAR. FUER FERMIONEN GILT DAZU
NOCH EIN ABSOLUTES GEGENSEITIGES AUSSCHLIESSUNGSPRINZIP 669 15.7 DER
ELEMENTARAKT DER ELEKTROMAGNETISCHEN WECHSELWIRKUNG IST DAS EMITTIEREN
ODER ABSORBIEREN EINES PHOTONS. AUCH DAS ELEKTROSTATISCHE POTENTIAL
ENTSTEHT SO 670 15.8 ELEMENTARTEILCHEN ENTFALTEN MESSBARE WIRKUNGEN AUCH
AUS *UNPHYSIKALISCHEN ZUSTAENDEN HERAUS, IN DENEN SIE SELBST PRINZIPIELL
UNBEOBACHTBAR SIND (VIRTUELLE ZUSTAENDE) 671 15.9 JEDE DER VIER
GRUNDKRAEFTE DER NATUR KOMMT DURCH AUSTAUSCH VON ELEMENTARTEILCHEN IN
VIRTUELLEN ZUSTAENDEN ZUSTANDE (DEN AUSTAUSCHBOSONEN) 672 15.10 FUER DIE
WECHSELWIRKUNGSPROZESSE GIBT ES EINE EXAKTE BILDERSPRACHE 673 15.11 ES
GELTEN DIE VIER ERHALTUNGSSAETZE DER KLASSISCHEN PHYSIK (FUER ENERGIE,
IMPULS, DREHIMPULS, ELEKTRISCHE LADUNG). JEDOCH SIND DIE
SPIEGEL-SYMMETRIEN DER KLASSISCHEN PHYSIK (RAUM, ZEIT,
LADUNGSVORZEICHEN) GEBROCHEN 675 15.12 DIE TEILCHEN KOENNEN WEITERE ARTEN
VON LADUNG TRAGEN, DIE SICH ZUM TEIL INEINANDER UMWANDELN LASSEN. DAS
MACHT UNKLAR, WIEVIEL ARTEN VON TEILCHEN ALS VERSCHIEDEN GEZAEHLT WERDEN
MUESSEN. 676 LITERATURVERZEICHNI
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