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Es ist eine der wichtigsten und tiefsten Erkenntnisse der Physik, dass die Materie aus kleinsten unteilbaren Teilchen aufgebaut ist. Die Physik dieser Teilchen wird durch das Standardmodell, eine Theorie von großer mathematischer Eleganz, beschrieben. Seit der vierten Auflage hat sich viel getan in der Hochenergiephysik. Eine Sensation war die Entdeckung der Neutrino-Oszillationen. Aber auch die Relevanz des Standardmodells für Fragen der Astrophysik und der Kosmologie wird immer deutlicher. Die 5. Auflage bietet die gewohnt fundierte Einführung in die Hochenergiephysik und berücksichtigt alle wichtigen Entwicklungen auf aktuellem Stand. (Verlagsinformation)

 

 

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Übersicht und Einführung 1 / 1.1 Elementarteilchenphysik - Hochenergiephysik 1 / 1.1.1 Einführung und Einheiten 1 / 1.1.2 Bausteine der Materie und ihre Wechselwirkung 2 / 1.2 Beschleuniger und Speicherringe 4 / 1.2.1 Beschleuniger 4 / 1.2.2 Speicherringe 6 / 1.2.3 Strahloptik 8 / 1.2.4 Synchrotronstrahlung 11 / 1.3 Die elektromagnetische Wechselwirkung 15 / 1.4 Die starke Wechselwirkung 18 / 1.5 Die schwache Wechselwirkung 21 / 1.6 Überblick über die Teilchen 26 / 1.6.1 Leptonen 26 / 1.6.2 Hadronen r 29 / 1.7 Erhaltungssätze und Symmetrien 39 / 1.7.1 Elektrische Ladung 39 / 1.7.2 Baryonzahl 40 / 1.7.3 Leptonzahl 41 / 1.7.4 Quarksorte 42 / 1.7.5 Parität 43 / 1.7.6 Ladungskonjugation 46 / 1.7.7 Isospin 48 / 1.7.8 Energie und Impuls 52 / 1.7.9 Drehimpuls K 54 / 1.7.10 Zeitumkehr 55 / 1.7.11 CPT-Theorem 56 // 2 Die elektromagnetische Wechselwirkung 59 / 2.1 Dirac-Gleichung 59 / 2.1.1 Formulierung 59 / 2.1.2 Drehimpuls 62 / 2.1.3 Eichtransformation, elektromagnetisches Feld 64 / 2.1.4 Magnetisches Moment 65 / 2.1.5 Parität 66 / 2.1.6 Transformationsverhalten 66 / 2.2 Feynman-Diagramme 68 / 2.2.1 Formalismus 68 / 2.2.2 Elastische Streuung an einem festen Potenzial 71 / 2.2.3 Photon-Propagator, Feynman-Regeln 73 / 2.2.4 Berechnung von Wirkungsquerschnitten 77 / 2.3 Wechselwirkung von Photonen und Elektronen 81 / 2.3.1 Vorbemerkung 81 / 2.3.2 Elastische Streuung 82 / 2.3.3 Annihilation 84 / 2.3.4 Compton-Streuung 88 / 2.3.5 Bremsstrahlung 89 / 2.3.6 Paarerzeugung 91 / 2.3.7 Weizsäcker-Williams-Methode 92 / 2.3.8 yy-Kollisionen 93 / 2.4 Prüfung und Grenzen der Quantenelektrodynamik 94 / 2.4.1 Hochenergieverhalten 94 / 2.4.2 Prozesse höherer Ordnung 97 / 2.4.3 Grundsätzliche Probleme 102 // 3 Die starke Wechselwirkung 105 / 3.1 Das Quarkmodell c". 105 / 3.1.1 Einführung der Quarks 105 / 3.1.2 Quarkmodell der Mesonen 108 / 3.1.3 Die Sf/3-Symmetrie für u-, d-, s-Quarks 110 / 3.1.4 Quarkmodell der Baryonen 113 / 3.1.5 Farbe 116 / 3.1.6 Elektron-Positron-Annihilation im Quarkmodell 117 / 3.1.7 Quarkonium 121 / 3.1.8 Quantenchromodynamik 124 / 3.2 Pion-Nukleon-Wechselwirkung 134 / 3.2.1 Partialwellenformalismus ' 134 / 3.2.2 Optisches Theorem, Unitaritätsgrenzen 140 / 3.2.3 Resonanzen 141 / 3.2.4 Pion-Nukleon-Streuung 142 / 3.3 Phänomenologieder Hochenergieprozesse 146 / 3.3.1 Das optische Modell 146 / 3.3.2 Totale und elastische Wirkungsquerschnitte 150 / 3.3.3 Feynman-Skalenverhalten 153 // 4 Die schwache Wechselwirkung 159 / 4.1 Grundlagen 159 / 4.1.1 Übersicht 159 / 4.1.2 Paritätsverletzung 160 / 4.1.3 Helizität 164 / 4.1.4 Invarianz unter Zeitumkehr 168 / 4.2 Geladene Ströme 169 / 4.2.1 Das Matrixelement 169 / 4.2.2 Rein leptonische Reaktionen 173 / 4.2.3 Kern-J3-Wechselwirkung 177 / 4.2.4 Doppelter Betazerfall 181 / 4.2.5 Pion-Zerfall 182 / 4.2.6 Der erhaltene Vektorstrom 184 / 4.2.7 Zerfall Seltsamer Teilchen 185 / 4.2.8 Zerfall von Charme-Teilchen 188 / 4.2.9 Zerfall von Bottom-Teilchen 191 / 4.3 Neutrale Ströme 192 / 4.3.1 Evidenz für neutrale Ströme 192 / 4.3.2 Die elektroschwache Wechselwirkung 196 / 4.3.3 Der Higgs-Mechanismus 201 / 4.4 Physik der W- und Z-Bosonen 204 / 4.5 Die K-M-Matrix 210 / 4.6 Das K°- K°- System 214 / 4.6.1 Die Zustände "K? und K§ 214 / 4.6.2 Regeneration 216 / 4.7 CP- Verletzung 218 / 4.7.1 CP-Verletzung im K-Zerfall 218 / 4.7.2 CP-Verletzung beim B-Zerfall 222 / 4.8 Neutrino-Oszillationen '226 / 4.8.1 Experimentelle Evidenz 226 / 4.8.2 Formale Beschreibung von Neutrino-Oszillationen \ 228 / 4.8.3 Ergebnisse 230 // 5 Lepton-Nukleon Streuung 233 / 5.1 Elastische Streuung 233 / 5.1.1 Einführung in die Elektron-Proton Streuung 233 / 5.1.2 Der Formfaktor des Protons und Neutrons 236 / 5.2 Unelastische Lepton-Proton-Streuung 238 / 5.2.1 Formale Beschreibung 238 / 5.2.2 Das naive Parton-Modell 240 / 5.2.3 Protonstruktur aus der Lepton-Proton-Streuung 244 / 5.3 Neutrino-Nukleon geladene-Strom Reaktionen 249 / 5.3.1 Die elastischen Neutrinoreaktionen 249 / 5.3.2 Unelastische Neutrinoreaktionen 253 / 5.3.3 Die Elektron-Proton geladene-Strom Reaktion 262 / 5.4 Neutrale Ströme bei der Neutrino-Streuung 264 // 6 Diesseits und jenseits des Standard-Modells 269 // Anhang 277 // A Anhang 279 / A.l Formelsammlung zur speziellen Relativitätstheorie 279 / A. 1.1 Die Lorentz-Transformationsgleichungen 279 / A.1.2 Vierervektoren 280 / A.l.3 Allgemeine Lorentz-Transformation 281 / A.1.4 Beispiele und Anwendungen 282 / A.2 SU2-SU3 284 / A.3 Wichtige Konstanten 288 // Literaturverzeichnis 289 // Stichwortverzeichnis 299