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Hochschullehrbuch für Studenten der Physik zur Kosmologie und dem gegenwärtigen Stand der Forschung auf Basis des Standardmodells.

Das vorliegende Buch bietet einen umfassenden Überblick über das kosmologische Standardmodell und seine empirische Evidenz: Von welchen Annahmen über den Kosmos und seine Entwicklung gehen wir aus? Wie erklärt die Inflation die Entstehung von Strukturen? Wie verhalten sich Dichtestörungen im Laufe der Zeit?

Neben den Grundlagen, der theoretischen Beschreibung und den Beobachtungen beleuchtet der Autor den aktuellen Stand der Forschung und bespricht offene Fragen der modernen Kosmologie. Damit erreicht das Buch dreierlei: Es schafft Verständnis für die Grundlagen des Modells, beschreibt die empirische Evidenz, die ihm seine Überzeugungskraft verleiht, und regt zum Weiterfragen an.

Das Buch bietet sich für Bachelor- oder Masterstudierende der Physik als modernes und verständlich geschriebenes Lehrbuch an. Die Kapitel beginnen mit grundlegenden Fragen zum jeweiligen Thema, wichtige Formeln und Aussagen sind als solche hervorgehoben, kleine Zwischenfragen regen zum aktiven Mitdenken an und Hinweise warnen den Leser vor häufigen Fehlkonzepten oder Verständnisproblemen. Vertiefungsboxen liefern einen Blick über den kanonischen Vorlesungsstoff hinaus und in zahlreichen Beispielen werden physikalische Größen berechnet oder abgeschätzt. Die Lektüre hilft Leserinnen und Leser dabei, eigene Fragen über unser physikalisches Verständnis des Kosmos zu stellen und Antworten zu finden.

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Homogene, isotrope Weltmodelle 1 / 1.1 Symmetrieannahmen und Metrik 2 / 1.2 Rotverschiebung und Dynamik 9 / 1.3 Kosmologische Parameter 14 / 1.4 Alter, Ausdehnung und Entfernungsmaße 20 / Literatur 29 // 2 Alter und Ausdehnung der Welt 31 / 2.1 Nukleare Kosmochronologie 32 / 2.2 Altersbestimmungen aus der Sternentwicklung 37 / 2.3 Messungen der Hubble-Konstante 43 / 2.4 Ausdehnungsgeschichte des Universums 54 / Literatur 63 // 3 Thermische Entwicklung 65 / 3.1 Thermodynamik im Universum 66 / 3.2 Teilchen in Wechselwirkung 73 / 3.3 Nukleosynthese 85 / 3.4 Elementhäufigkeiten 90 / Literatur 93 // 4 In¿ation und Dunkle Energie 95 / 4.1 Die Idee der Inflation 96 / 4.2 Antrieb der Inflation 103 / 4.3 Entstehung kosmischer Strukturen 108 / 4.4 Dunkle Energie 114 / Literatur 121 // 5 Strukturen im Universum 123 / 5.1 Das Wachstum von Störungen 124 / 5.2 Das Leistungsspektrum und seine Entwicklung 135 / 5.3 Quantitative Beschreibung 145 / 5.4 Weitere Effekte und Ergebnisse 151 / Literatur 157 // 6 Der kosmische Mikrowellenhintergrund 159 / 6.1 Vereinfachte Beschreibung 160 / 6.2 Statistische Analyse des CMB 170 / 6.3 Messungen des CMB am Beispiel von Planck 177 / 6.4 Normierung des Leistungsspektrums 186 / Literatur 189 // 7 Halos und ihre Massenfunktion 191 / 7.1 Sphärischer Kollaps 192 / 7.2 Die Massenfunktion von Press und Schechter 198 / 7.3 Erweiterte Press-Schechter-Theorie 202 / 7.4 Dichteprofile dunkler Halos 204 / Literatur 208 // 8 Gravitationslinsen 209 / 8.1 Lichtausbreitung im Universum 210 / 8.2 Dünne Gravitationslinsen 219 / 8.3 Leistungsspektren und Korrelationsfunktionen 227 / 8.4 Messungen der kosmischen Scherung 232 / Literatur 237 // 9 Galaxienhaufen, Galaxien und Gas 239 / 9.1 Beobachtbare Größen 240 / 9.2 Kosmologische Bedeutung der Galaxienhaufen 251 / 9.3 Galaxien 256 / 9.4 Intergalaktisches Gas 265 / Literatur 269 // Abschluss und Ausblick 271 / Stichwortverzeichnis 273