Einführung in die Elementarteilchenphysik

Bei seinen Versuchen, die Natur zu verstehen, liiSt sich der Mensch von heuristischen Modellen leiten. Alte Modelle, welche die Natur mit Gottem bevolkem, haben eine recht geringe Voraussagekraft. Die modemen Naturwissenschaften nehmen an, daS die Natur aus einigen - wie man hofft, wenigen - elementaren Bausteinen aufgebaut ist. Falls man die Bausteine kennt und die Kriifte, welche zwischen ihnen wirken, lassen sich, wenigstens im Prinzip, alle Phiinomene der Natur aus einigen wenigen Grundprin zipien verstehen und damit auch voraussagen. Es ist a priori nicht kIar, ob ein solches Programm Erfolg haben kann. Die Ergebnisse . der physikalischen Grundlagenforschung in den letzten zwei Jahrzehnten haben jedoch gezeigt, daf1 diese Ideen in der Tat sehr fruchtbar sind, und es haben sich wiihrend der letzten zehn Jahre Ausblicke erOffnet, die zum Schlagwort "New Physics" Anlaf1 gaben und eine bisher unerreichte einheitliche Schau der Physik gestatten. Es ist sehr bemerkenswert, wei! im Grunde unerwartet, daf1 viele - nicht alle - dieser neuen Ideen und Ergebnisse auf relativ einfachem anschauli chern Niveau verstanden werden konnen. Das Such will auf diesem Niveau eine Einftih rung geben. Es setzt lediglich Abitur-Kenntnisse in Physik voraus, und wendet sich des halb an Studierende der Physik in den Anfangssemestem sowie allgemein an aile, die sich mit dem Stand der Forschung auf dem Gebiet der Struktur der Materie vertraut machen wollen.

Inhalt
1 Grundlagen aus der Atom- und Kernphysik.- 1.1 Atom- und Kernaufbau.- 1.2 Spin und magnetisches Moment von Teilchen.- 1.3 Historische Vorbemerkungen.- 1.4 Betazerfall.- 2 Elektromagnetische Wechselwirkung.- 2.1 Elastische Streuung.- 2.2 Energieverlust durch Ionisation.- 2.3 Vielfachstreuung.- 2.4 Photo- und Comptoneffekt.- 2.5 Paarerzeugung.- 2.6 Schwächung von ?-Strahlung in Materie.- 2.7 Bremsstrahlung.- 2.8 Annihilation.- 2.9 Elektromagnetische Schauer.- 3 Experimentelle Hilfsmittel.- 3.1 Szintillationszähler.- 3.2 Proportional- und Driftkammem.- 3.3 Andere Spurdetektoren.- 3.4 Cerenkovzähler.- 3.5 Schauerzähler und Kalorimeter.- 3.6 Beispiel eines Detektors.- 4 Beschleuniger und Speicherringe.- 4.1 Strahloptik.- 4.2 Linearbeschleuniger.- 4.3 Speicherringe und Synchrotrons.- 5 Die elementaren Teilchen und ihre Wechselwirkungen.- 5.1 Fermionen und Bosonen.- 5.2 Die fundamentalen Fermionen: Leptonen und Quarks.- 5.3 Antiteilchen.- 5.4 Aufbau der Hadronen.- 5.5 Die fundamentalen Wechselwirkungen und Feldquanten.- 6 Quarkmodell der Hadronen.- 6.1 Quarkmodell der Mesonen.- 6.2 Quarkmodell der Baryonen.- 7 Quarks.- 7.1 Eigenschaften der Quarks.- 7.2 Dynamik.- 8 Leptonen und Quantenelektrodynamik.- 8.1 Systematik der Leptonen.- 8.2 Elektromagnetische Wechselwirkung der geladenen Leptonen.- 9 Die schwache Wechselwirkung.- 9.1 Der Strom-Strom-Ansatz.- 9.2 Leptonische Reaktionen.- 9.3 Semileptonische Reaktionen.- 9.4 Hadronische Reaktionen.- 9.5 Paritätsverletzung.- 9.6 Das K0-System.- 10 Quarkmodell des Nukleons.- 10.1 Die Kinematik der Elementarreaktionen.- 10.2 Tief unelastische Elektron- und Muonstreuung.- 10.3 Tief unelastische Neutrinostreuung.- 11 Zusammenfassung das Standard-Modell.- Wichtige Naturkonstanten.