Das Buch bietet eine leicht verständliche Darstellung der größten Rätsel der Physik. Es führt in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, die klassische und Quanten-Feldtheorie ein und behandelt u. a. den Big Bang und die Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen. Abschließend skizziert der Autor spekulative Theorien wie die der großen Vereinheitlichung der Wechselwirkungen. Das Buch setzt keine höheren mathematischen oder physikalischen Kenntnisse voraus und ist auch für Abiturienten und Studenten der ersten Semester geeignet.
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Überblick 1
1.1 Das Universum 1
1.2 Der Aufbau der Materie 3
1.2.1 Der Aufbau der Atome 4
1.3 Der Aufbau der Kerne 7
1.3.1 Radioaktivität 8
1.3.2 Die a-Strahlung 9
1.3.3 Die ß-Strahlung 9
1.3.4 Die y-Strahlung 11
1.4 Der Aufbau der Baryonen 11
1.5 Vorläufige Zusammenfassung 14
2 Die Entwicklung des Universums 17
2.1 Die Ausdehnung des Universums in der allgemeinen Relativitätstheorie 17
2.2 Die Geschichte des Universums 21
2.3 Die dunkle Materie und die dunkle Energie 25
2.4 Inflation 28
2.5 Zusammenfassung und offene Fragen 30
3 Elemente der Relativitätstheorie 33
3.1 Die spezielle Relativitätstheorie 33
3.1.1 Energie und Impuls 42
3.2 Die allgemeine Relativitätstheorie: gekrümmte Räume .. 44
3.2.1 Das schwarze Loch 49
4 Die Feldtheorie 53
4.1 Die Klein-Gordon-Gleichung 53
4.2 Die Wellenlösung 54
4.3 Die Coulomb-Lösung 59
4.4 Gravitationswellen 59
5 Die Elektrodynamik 65
5.1 Die klassische Elektrodynamik 65
5.2 Die Elektron-Elektron-Streuung 68
5.3 Die Quantenelektrodynamik 71
5.4 Der innere Drehimpuls 81
5.5 Das Bohr'sche Atommodell 84
6 Die starke Wechselwirkung 89
7 Die schwache Wechselwirkung 99
7.1 W- und Z-Bosonen 99
7.2 Die Paritätsverletzung 106
7.3 Das Higgs-Boson 108
7.4 Die CP-Verletzung 116
7.5 Neutrino-Oszillationen 118
8 Die Produktion von Elementarteilchen 125
9 Symmetrien 141
9.1 Äußere Symmetrien 141
9.2 Innere Symmetrien 143
9.3 Eichsymmetrien und Eichfelder 148
10 Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik 161
11 Quantenkorrekturen und die Renormierungsgruppengleichungen 165
12 Jenseits des Standardmodells 177
12.1 Die große Vereinheitlichung 177
12.2 Das Hierarchieproblem und die Supersymmetrie 181
12.3 Quantengravitation, Stringtheorie und zusätzliche Dimensionen 188
A Anhang 207
A.l Wichtige Konstanten und Abkürzungen 207
A.2 Nützliche Internetadressen 208
Lösungen der Übungsaufgaben 209
Literaturverzeichnis 217
Sachverzeichnis 219