Beschreibung

Dieses einführende Lehrbuch will ein konsistentes Bild der modernen Teilchenphysik auf der Grundlage vorhandener Kenntnisse der nicht relativistischen Quantenmechanik sowie der Atom- und Kernphysik vermitteln. Nach Beschreibung der qualitativen Grundlagen werden Symmetrieoperationen der Teilchenphysik ausführlich betrachtet, wobei besonderer Wert auf den Helizitätsformalismus gelegt wird, welcher gerade für den Experimentalphysiker von großem Wert ist. Mathematische Hilfsmittel werden im Buch bereitgestellt. Übungen zu jedem Kapitel erlauben das Erarbeiten der Teilchenphysik mit Papier und Bleistift.

Klappentext

Dieses einführende Lehrbuch will ein konsistentes Bild der modernen Teilchenphysik auf der Grundlage vorhandener Kenntnisse der nicht relativistischen Quantenmechanik sowie der Atom- und Kernphysik vermitteln. Nach Beschreibung der qualitativen Grundlagen werden Symmetrieoperationen der Teilchenphysik ausführlich betrachtet, wobei besonderer Wert auf den Helizitätsformalismus gelegt wird, welcher gerade für den Experimentalphysiker von großem Wert ist. Mathematische Hilfsmittel werden im Buch bereitgestellt. Übungen zu jedem Kapitel erlauben das Erarbeiten der Teilchenphysik mit Papier und Bleistift.

1. Überblick und Hilfsmittel.- 1.1 Strukturen der Materie.- 1.1.1 Teilchen und Kräfte.- 1.1.2 Abstandsskalen und Energieskalen.- 1.1.3 Schreibweise und Maßsysteme.- 1.2 Die Elementarteilchen.- 1.2.1 Antimaterie.- 1.2.2 Die Leptonen.- 1.2.3 Hadronen.- 1.2.4 Quarks.- 1.2.5 Feldteilchen.- 1.3 Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten.- 1.3.1 Der Wirkungsquerschnitt.- 1.3.2 Die Streumatrix.- 1.3.3 Feynman-Graphen.- 1.3.4 Wirkungsquerschnitte und Streuamplitude.- 1.3.5 Zerfallsraten.- Übungen.- Literatur.- 2. Symmetrien und Erhaltungssätze.- 2.1 Die unitäre S-Matrix.- 2.2 Die Drehgruppe und ihre Darstellungen.- 2.2.1 Drehungen.- 2.2.2 Die Drehgruppe.- 2.2.3 Darstellungen der Drehgruppe.- 2.2.4 Drehgruppe und halbzahlige Spins.- 2.2.5 Produkte von Darstellungen.- 2.3 Die Poincaré-Gruppe und ihre Darstellungen.- 2.3.1 Lorentz-Transformationen.- 2.3.2 Die Poincaré-Gruppe.- 2.3.3 Darstellungen der Poincaré-Gruppe.- 2.4 Anwendungen.- 2.4.1 2-Körperzerfälle.- 2.4.2 Partialwellenentwicklung der Streuamplitude.- 2.4.3 Resonanzen in Formationsexperimenten.- 2.4.4 Pion-Resonanzen.- 2.4.5 Der Spin des Photons.- 2.4.6 Der Spin des neutralen Pions.- 2.5 Spiegehmgen und Paritätsinvarianz.- 2.5.1 Die Paritätstransformation.- 2.5.2 Die Parität des Photons, des Rho-Mesons und der Pionen.- 2.5.3 Spin und Parität des K-Mesons.- 2.5.4 Paritätsverletzung in der schwachen Wechselwirkung.- 2.6 Die Zeitumkehr.- 2.6.1 Zeitumkehr und das Prinzip des detaillierten Gleichgewichts.- 2.6.2 Invarianz der Wechselwirkungen unter Zeitspiegelungen.- 2.7 Innere Symmetrien I.- 2.7.1 Globale Phasentransformationen.- 2.7.2 Die Teilchen-Antiteilchenkonjugation.- 2.7.3 Lang- und kurzlebige neutrale K-Mesonen.- 2.7.4 CP-Verletzung im KL-Zerfall.- 2.8 Innere Symmetrien II.- 2.8.1 Das pn-System.- 2.8.2 Die Form der SU2-Matrizen.- 2.8.3 Darstellungen.- 2.8.4 Antiteilchen in der SU2.- 2.8.5 Die Isoinvarianz der Kernkraft.- 2.8.6 Isospin und Quarks.- 2.8.7 Reguläre Darstellung und G-Parität.- Übungen.- Literatur.- 3. Hadronen in der Quantenchromodynamik.- 3.1 Quarks mit Farbe.- 3.1.1 Das Statistik-Problem.- 3.1.2 Die Gruppe SU3.- 3.1.3 Mesonen als qq-Zxistände.- 3.1.4 Baryonen als qqq-Znstände.- 3.2 Farbdynamik.- 3.2.1 Gluonen und das Potential der QCD.- 3.2.2 Die laufende Kopplungskonstante.- 3.3 Der Aufbau der Hadronen.- 3.3.1 Die Werte von Spin und Parität im Quarkmodell.- 3.3.2 Hadronen aus u- und d-Quarks.- 3.3.3 Die Massen der u- und d-Quarks.- 3.3.4 Hadronen aus u,d, s-Quarks.- 3.4 Die chromodynamische Hyperfeinstruktur.- 3.4.1 Die Aufspaltung für Hadronen aus u- und d-Quarks.- 3.4.2 Hyperfeinstruktur und "seltsame" Quarks.- 3.5 Elektromagnetische und starke Zerfälle von Hadronen.- 3.5.1 Radiative Zerfälle der Vektormesonen.- 3.5.2 Zerfälle der Vektormesonen in Leptonenpaare.- 3.5.3 Radiative Zerfälle der pseudoskalaren Mesonen.- 3.5.4 Zerfälle in Hadronen.- 3.6 Neue schwere Quarks.- 3.6.1 Das Vektormeson J/?(3097).- 3.6.2 Charmonium, cc.- 3.6.3 Hadronen mit Charm.- 3.6.4 b-Quarks.- Übungen.- Literatur.- 4. Elektromagnetische Streuprozesse.- 4.1 Relativistische Fermionen.- 4.1.1 Die Dirac-Gleichung.- 4.1.2 Lösungen der freien Dirac-Gleichung.- 4.1.3 Feynman-Regeln.- 4.2 Elementare Reaktionen der QED.- 4.2.1 Elektron-Positron-Vernichtung in ???+-Paare.- 4.2.2 Die Elektron-Myon-Streuung.- 4.2.3 Bhabha- und Möller-Streuung.- 4.2.4 Die Compton-Streuung.- 4.3 Reaktionen mit Hadronen.- 4.3.1 Elektron-Positron-Annihilation in Hadronen.- 4.3.2 Die elastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 4.3.3 Das e?-System.- 4.3.4 Inelastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 4.3.5 Der elektromagnetische Strom der Hadronen.- 4.4 Prozesse höherer Ordnung.- 4.4.1 Die Bremsstrahlung.- 4.4.2 Zwei-Photonen-Physik.- Übungen.- Literatur.- 5. Die elektroschwache Wechselwirkung.- 5.1 Schwache Wechselwirkung von Leptonen.- 5.1.1 Quasielastische v?e?-Streuung.- 5.1.2 Der ?-Zerfall des Myons.- 5.2 Schwache Wechselwirkung von Quarks.- 5.2.1 Der ?-Zerfall des Neutrons.- 5.2.2 Der Zerfall ?? ?v.- 5.2.3 Zerfalle von K- und D-Mesonen.- 5.2.4 Inelastische Neutrino-Nukleon-Streuung.- 5.3 Elektroschwache Wechselwirkung der Leptonen.- 5.3.1 Die Entdeckung der neutralen Ströme.- 5.3.2 Das Glashow-Salam-Weinberg-Modell.- 5.4 Elektroschwache Wechselwirkung von Quarks.- 5.5 Das Standard-Modell.- 5.5.1 Die e?e+-Vernichtung in Fermion-Antifermion-Paare.- 5.5.2 Die Erzeugung des W-Bosons in Quark-Antiquark-Stößen.- 5.5.3 Die CKM-Matrix.- 5.5.4 Higgs-Bosonen.- 5.6 Jenseits des Standard-Modells.- 5.6.1 Das Parameter-Problem.- 5.6.2 Die große Vereinheitlichung.- 5.6.3 Das Hierarchie-Problem.- Übungen.- Literatur.- I. Eigenschaften von Teilchen.- Gauge and Higgs Bosons.- Leptons.- Mesons.- Baryons.- II. Clebsch-Gordan Koeffizienten, Kugelflächenfunktionen und d-Funktionen.

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