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Band 4 des Lehrbuchs zur Experimentalphysik beinhaltet den Stoff des vierten Semesters im Physikstudium. So wie bei den ersten drei Bänden auch präsentiert der Autor die Inhalte leicht verständlich, dabei möglichst quantitativ und angepasst an den Bachelor-Studiengang. Durchgerechnete Beispiele und Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen helfen dabei, den Stoff zu bewältigen und regen zum Mitdenken an. Die vollständig überarbeitete Neuauflage wurde um Abschnitte u. a. zum LHC-Beschleuniger, zu extrasolaren Planeten und dunkler Materie erweitert.

 

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Einleitung 1 / 1.1 Was ist Kern-, Elementarteilchen- und Astrophysik? 2 / 1.2 Historische Entwicklung der Kern- und Elementarteilchenphysik 3 / 1.3 Bedeutung der Kern-, Elementarteilchen- und Astrophysik; offene Fragen 5 / 1.4 Überblick über das Konzept des Lehrbuches 6 // 2 Aufbau der Atomkerne 9 / 2.1 Untersuchungsmethoden 10 / 2.2 Ladung, Größe und Masse der Kerne 11 / 2.3 Massen- und Ladungsverteilung im Kern 13 / 2.4 Aufbau der Kerne aus Nukleonen; Isotope und Isobare 18 / 2.5 Kerndrehimpulse, magnetische und elektrische Momente 19 / 2.6 Bindungsenergie der Kerne 24 // 3 Instabile Kerne, Radioaktivität 33 / 3.1 Stabilitätskriterien; Stabile und instabile K erne 34 / 3.2 Instabile Kerne und Radioaktivität 37 / 3.3 Alphazerfall 41 / 3.4 Betazerfall 44 / 3.5 Gammastrahlung 49 // 4 Experimentelle Techniken und Geräte in Kern- und Hochenergiephysik 57 / 4.1 Teilchenbeschleuniger 58 / 4.2 Wechselwirkung von Teilchen und Strahlung mit M aterie 82 / 4.3 Detektoren 89 / 4.4 Streuexperimente 101 / 4.5 Kernspektroskopie 106 / 5 Kernkräfte und Kernmodelle 113 / 5.1 Das Deuteron 114 / 5.2 Nukleon-Nukleon-Streuung 117 / 5.3 Isospin-Formalismus 121 / 5.4 Meson-Austauschmodell der Kernkräfte 123 / 5.5 Kernmodelle 124 / 5.6 Rotation und Schwingung von Kernen 133 / 5.7 Experimenteller Nachweis angeregter Rotations­ und Schwingungszustände 138 // 6 Kernreaktionen 141 / 6.1 Grundlagen 142 / 6.2 Erhaltungssätze 145 / 6.3 Spezielle stoßinduzierte Kernreaktionen 146 / 6.4 Stoßinduzierte Radioaktivität 148 / 6.5 Kernspaltung 149 / 6.6 Kernfusion 154 / 6.7 Die Erzeugung von Transuranen 155 // 7 Physik der Elementarteilchen 161 / 7.1 Die Entdeckung der Myonen und P ionen 162 / 7.2 Der Zoo der Elementarteilchen 163 / 7.3 Leptonen 170 / 7.4 Das Quarkmodell 172 / 7.5 Quantenchromodynamik 182 / 7.6 Starke und schwache W echselwirkungen 185 / 7.7 Das Standardmodell der Teilchenphysik 193 / 7.8 Neue, bisher experimentell nicht bestätigte Theorien 195 // 8 Anwendungen der Kern- und Hochenergiephysik 199 / 8.1 Radionuklid-Anwendungen 200 / 8.2 Anwendungen von Beschleunigern 208 / 8.3 Kernreaktoren 208 / 8.4 Kontrollierte Kernfusion 220 // 9 Grundlagen der experimentellen Astronomie und Astrophysik 231 / 9.1 Einleitung 232 / 9.2 Messdaten von Himmelskörpern 234 / 9.3 Astronomische Koordinatensysteme 234 / 9.4 Beobachtung von Sternen 238 / 9.5 Teleskope 240 / 9.6 Parallaxe, Aberration und Refraktion 251 / 9.7 Entfernungsmessungen 253 / 9.8 Scheinbare und absolute Helligkeiten 257 / 9.9 Messung der spektralen Energieverteilung 258 // 10 Unser Sonnensystem 263 / 10.1 Allgemeine Beobachtungen und Gesetze der Planetenbewegungen 265 / 10.2 Die inneren Planeten und ihre Monde 274 / 10.2.1 Merkur 274 / 10.2.2 Venus 275 / 10.2.3 Die Erde 276 / 10.2.4 Der Erdmond 278 / 10.2.5 Mars 280 / 10.3 Die äußeren Planeten 282 / 10.4 Kleine Körper im Sonnensystem 289 / 10.5 Die Sonne als stationärer Stern 295 / 10.6 Die aktive Sonne 310 // 11 Geburt, Leben und Tod von Sternen 321 / 11.1 Die sonnennächsten Sterne 322 / 11.2 Die Geburt von Sternen 330 / 11.3 Der stabile Lebensabschnitt von Sternen (Hauptreihenstadium) 335 / 11.4 Die Nach-Hauptreihen-Entwicklung 338 / 11.5 Entartete Sternmaterie 342 / 11.6 Schwarze Löcher 351 / 11.7 Quasare 355 / 11.8 Beobachtbare Phänomene während des Endstadiums von Sternen 356 / 11.9 Zusammenfassende Darstellung der Sternentwicklung 364 / 11.10 Zum Nachdenken 366 // 12 Die Entwicklung und heutige Struktur des Universums 369 / 12.1 Experimentelle Hinweise auf ein endliches expandierendes Universum 370 / 12.2 Die Metrik des gekrümmten Raumes 373 / 12.3 Das Standardmodell 375 / 12.4 Bildung und Struktur von Galaxien 392 / 12.5 Die Struktur unseres Milchstraßensystems 399 / 12.6 Das dunkle Universum 416 / 12.7 Die Entstehung der Elemente 418 / 12.8 Die Entstehung unseres Sonnensystems 419 / 12.9 Andere Sonnensysteme und Exoplaneten 425 / 12.10 Die Entstehung der Erde 427 // 13 Lösungen der Übungsaufgaben 435 // Zeittafel zur Kern- und Hochenergiephysik 477 / Zeittafel zur Astrono mie 479 / Literaturverzeichnis 481 / Sachverzeichnis 483