Kernphysikalische Grundlagen . Aufbau des Universums . Das frühe Universum Nukleosynthese . Physikalischer Zustand der Sterne . Thermonukleare Reaktionen . Bestimmung der Reaktionsraten
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Vorwort
1 Einleitung 1
2 Kernphysikalische Grundlagen 6
2.1 Quantentheorie 6
2.2 Elementarteilchen 8
2.3 Wechselwirkungen 10
2.4 Eigenschaften stabiler Kerne 12
2.4.1 Elektrische Ladung 12
2.4.2 Größe der Kerne 14
2.4.3 Massen und Energien 14
2.4.4 Drehimpulse 17
2.4.5 Kernmodelle 20
2.5 Zerfall instabiler Kerne 21
2.5.1 Zerfallsgesetz 21
2.5.2 Grenzen der Stabilität 23
2.5.3 Alphazerfall 26
2.5.4 Betazerfall 28
2.5.5 Gammazerfall 30
2.5.6 Kernspaltung 33
2.5.7 Neutronenemission 33
2.6 Kernreaktionen 34
2.6.1 Einteilung der Kernreaktionen 34
2.6.2 Exotherme und endotherme Reaktionen 34
2.6.3 Wirkungsquerschnitt 35
3 Aufbau des Universums 38
3.1 Einleitung 38
3.2 Entfernungen in der Astronomie 40
3.3 Unser Sonnensystem 41
3.3.1 Die Planeten 42
3.3.2 Die Bewegung der Planeten 42
3.3.3 Beschreibung der Planeten 43
3.3.4 Die Monde 46
3.3.5 Kleinplaneten, Meteore, Meteoriten und Kometen 47
3.4 Die Sterne 48
3.4.1 Normale Sterne 48
3.4.2 Veränderliche 52
3.4.3 Außergewöhnliche Himmelsobjekte 56
3.4.4 Interstellare Materie 59
3.4.5 Entstehung und Entwicklung der Sterne 61
3.5 Unsere Heimatgalaxie: die Milchstraße 66
3.6 Galaxien und Galaxienhaufen 68
3.7 Weltraumfahrt 70
4 Das frühe Universum 75
4.1 Einleitung 75
4.2 Der Urknall 75
4.3 Die Allgemeine Relativitätstheorie 77
4.4 Vereinheitlichung der Wechselwirkungen 79
4.5 Entwicklung des frühen Universums 81
4.5.1 Vereinheitlichung der Wechselwirkungen 81
4.5.2 Die Hintergrundstrahlung 82
4.5.3 Entstehung der Galaxienhaufen und Galaxien 85
4.6 Entstehung und Zukunft des Universums 86
4.7 Das inflationäre Universum 89
5 Nukleosynthese 92
5.1 Kosmische Häufigkeitsverteilung 92
5.2 Primordiale Nukleosynthese 93
5.3 Interstellare Nukleosynthese 99
5.4 Stellare Nukleosynthese 101
5.4.1 Das Wasserstoffbrennen 102
5.4.2 Das Heliumbrennen 108
5.4.3 Fortgeschrittenes und explosives Brennen 110
5.4.4 Der s-, r- und p-Prozeß 113
6 Physikalischer Zustand der Sterne 116
6.1 Einleitung 116
6.2 Die Grundgleichungen des Sternaufbaus 117
6.3 Sterne im Gleichgewichtszustand 122
6.4 Die Zustandsgieichung in Sternen 123
6.5 Chemische Zusammensetzung der Sterne 125
6.6 Energie eines Sterns 127
6.7 Das Standardmodell der Sonne 129
6.8 Das solare Neutrinoproblem 130
7 Thermonukleare Reaktionen 134
7.1 Nukleare Reaktionsraten 134
7.2 Maxwell-Boltzmann-Verteilung 136
7.3 Inverse Kernreaktionen 138
7.4 Energieerzeugung 139
7.5 Kernreaktionen 139
7.5.1 Kanäle 139
7.5.2 Optisches Modell 140
7.5.3 Reaktionsmechanismen 141
7.6 Reaktionsmodelle 145
7.6.1 Zusammenfassung 146
8 Bestimmung der Reaktionsraten 148
8.1 Einleitung 148
8.2 Der Tunneleffekt 148
8.3 Der astrophysikalische S-Faktor 150
8.4 Neutroneninduzierte Reaktionen 152
8.5 Reaktionen mit geladenen Teilchen 154
8.5.1 Nichtresonante Reaktionen 154
8.5.2 Resonante Reaktionen 158
8.6 Zusammenfassung 160
A Das anthropische Prinzip 161
B Literatur 166
C Glossar 171
D Bildnachweis 181
Sachwortverzeichnis 182