Kerne, Hadronen und Elementarteilchen: eine kurze Einführung
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Berlin [u.a.]
Springer Spektrum
2015
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INHALTSVERZEICHNIS
1 GLIEDERUNG NACH DER TYPISCHEN SKALA 1
2 EINFUEHRUNG IN DIE KERNPHYSIK 7
2.1 KURZE HISTORISCHE
EINFUEHRUNG 7
2.2 DIE WICHTIGSTEN FAKTEN DER KERNSTRUKTUR 15
2.2.1 ZUSAMMENSETZUNG DER KERNE 15
2.2.2 GEOMETRIE DER KERNE 18
2.2.3 KERNMASSEN 19
2.2.4 ZWEI-NUKLEONEN-POTENZIAL 22
2.3 MODELLE DER KEMSTRUKTUR 28
2.3.1 SEMI-EMPIRISCHE BESCHREIBUNG DER BINDUNGSENERGIE VON
KERNEN 29
2.3.2 DAS THOMAS-FERMI-MODELL 35
2.3.3 DAS SCHALENMODELL 38
2.3.4 KURZE BETRACHTUNG DER KERNMOMENTE 46
2.3.5 KOLLEKTIVES MODELL 51
2.3.6 CLUSTER- UND A-TEILCHEN-MODELL 53
2.3.7 MOEGLICHKEITEN, MODELLE AN BESONDEREN KERNEN ZU TESTEN . . 55
2.4 RADIOAKTIVER ZERFALL 55
2.4.1 MITTLERE LEBENSDAUER 57
2.4.2 DAS EXPONENTIELLE ZERFALLSGESETZ 58
2.4.3 EINHEITEN FUER DIE RADIOAKTIVITAET 60
2.4.4 DER Y-ZERFALL 62
2.4.5 DER ^-ZERFALL 69
2.4.6 DER A-ZERFALL 72
2.4.7 ZERFALL DURCH KERNSPALTUNG 80
2.5 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN ZUM STREUPROZESS 82
2.5.1 DEFINITION VON LUMINOSITAET UND WIRKUNGSQUERSCHNITT . . 82
2.5.2 STREUAMPLITUDE UND PARTIALWELLENANALYSE 88
2.5.3 DAS OPTISCHE THEOREM 92
2.5.4 DIE STRUKTUR VON RESONANZEN 93
IX
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X
INHALTSVERZEICHNIS
2.6 MODELLE FUER DIE KERNSTREUUNG (KERNREAKTION) 95
2.6.1 COMPOUND-KERN-REAKTIONEN 95
2.6.2 DAS OPTISCHE MODELL 98
2.7 WICHTIGE BEISPIELE KEMPHYSIKALISCHER PROZESSE 100
2.7.1 KONZEPTE DER KERNSPALTUNG 100
2.7.2 KONZEPTE DER FUSION 105
2.7.3 DIE ENTSTEHUNG DER ELEMENTE 108
3 EINFUEHRUNG IN DIE HADRONENPHYSIK 113
3.1 *ZOOLOGIE" DER HADRONEN 113
3.1.1 DIE HADRONEN DER KERNPHYSIK 113
3.1.2 BESCHLEUNIGER 116
3.1.3 PION-NUKLEON-STREUUNG 124
3.1.4 HADRONISCHE RESONANZEN 127
3.1.5 FLAVOR-QUANTENZAHLEN 130
3.1.6 QUANTENZAHLEN DISKRETER SYMMETRIEN 134
3.1.7 FARBSTRUKTUR DER
HADRONLEN 140
3.1.8 MESONEN 143
3.1.9 BARYONEN 146
3.1.10 TETRAQUARKS 148
3.1.11 EIGENSCHAFTEN DER QUARK-BINDUNG 148
3.2 HADRONISCHE STREU
VORGAENGE
154
3.2.1 REGGE-POL-MODELL 155
3.2.2 TOPOLOGISCHE BETRACHTUNGEN UND POMERANCHUK-POL 168
3.2.3 HOCHENERGETISCHE TEILCHENPRODUKTION (TEILCHENSTREUUNG) . 174
3.2.4 HOCHENERGETISCHE TEILCHENPRODUKTION (SCHWERIONENSTREU-
UNG) 188
4 EINFUEHRUNG IN DIE LEPTONEN-UND PARTONENPHYSIK 193
4.1 KURZE EINFUEHRUNG IN DIE
QUANTENELEKTRODYNAMIK 194
4.1.1 DIE KLEIN-GORDON-GLEICHUNG 194
4.1.2 DIE DIRAC-GLEICHUNG 196
4.1.3 EINIGE FAKTEN DER RELATIVISTISCHEN STOERUNGSRECHNUNG . 199
4.1.4 EIN ZENTRALER ASPEKT BEIM PFADINTEGRAL 202
4.1.5 FEYNMAN-REGELN 203
4.1.6 ELEKTRON-POSITRON-VERNICHTUNG IN MYONEN 206
4.1.7 WICHTIGE QUERSCHNITTE IN DER QED 210
4.2 EINFUEHRUNG IN DIE QUANTENCHROMODYNAMIK 217
4.2.1 DIE FARBSTRUKTUR DER QUANTENCHROMODYNAMIK 220
4.2.2 DIE ANNIHILATION VON E
+
E~ ZU QUARKS 224
4.2.3 TIEFINELASTISCHE STREUUNG 226
4.2.4 DRELL-YAN-STREUUNG 233
4.2.5 HADRONISCHE STREUUNGEN MIT GROSSEN TRANSVERSALIMPULSEN . 235
4.2.6 QUANTENCHROMODYNAMIK UND *WEICHE" WECHSELWIRKUNGEN 236
INHALTSVERZEICHNIS
XI
5 EINFUEHRUNG IN DIE PHYSIK DER SCHWACHEN BOSONEN 245
5.1 DIE STROM-STROM-WECHSELWIRKUNG 245
5.1.1 GRUNDLEGENDE EXPERIMENTELLE BEOBACHTUNGEN 246
5.1.2 DIE WECHSELWIRKUNG MIT GELADENEN STROEMEN 247
5.1.3 DAS NEUTRALE KAON 253
5.1.4 CP-VERLETZUNG 255
5.1.5 DIE WECHSELWIRKUNG MIT NEUTRALEN STROEMEN 258
5.2 DIE WEINBERG-SALAM-THEORIE 260
5.2.1 DAS SCHWACHE VEKTORBOSON 260
5.2.2 DIE SYMMETRIESTRUKTUR DER ELEKTROSCHWACHEN WECHSELWIR
KUNG 262
5.2.3 DER NACHWEIS DER SCHWACHEN VEKTORBOSONEN 264
6 EINFUEHRUNG IN DIE PHYSIK DER HIGGS-BOSONEN 269
6.1 DAS HIGGS-BOSON UND DIE SCHWACHEN VEKTORBOSONEN 269
6.1.1 WELCHE FELDER WERDEN MINDESTENS BENOETIGT? 269
6.1.2 DIE SPONTANE
SYMMETRIEBRECHUNG DES HIGGS-FELDES . 271
6.1.3 DIE HIGGS-MASSEN DER SCHWACHEN VEKTORMESONEN 273
6.2 DIE ENTDECKUNG DES HIGGS-BOSONS 276
6.2.1 DER ATLAS-DETEKTOR 276
6.2.2 EIN BEISPIEL FUER EIN HIGGS-SIGNAL 278
6.3 DAS HIGGS-BOSON UND DIE MASSEN DER FERMIONEN 279
6.4 AUSBLICK AUF DIE PHYSIK UNTERHALB DER HIGGS-BOSONEN MASSE-SKALA 280
6.4.1 WAS BESTIMMT DIE MASSENSKALA
DES HIGGS-TEILCHENS? . . 281
6.4.2 KANN DIE PHYSIK BEI KLEINEREN SKALEN SYMMETRISCHER
WERDEN? 281
LITERATUR 283
SACHVERZEICHNIS 291 |
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