Availability: Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen

Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen: [eine Übersicht]

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Bibliographic Details
Main Authors:	Bethge, Klaus 1931-2016 (Author), Schröder, Ulrich E. (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Weinheim Wiley-VCH 2006
Edition:	3., überarb. und erw. Aufl.
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adam_text	Inhaltsverzeichnis I Einleitung........................................ 1 1 Historische Entwicklung.............................. 2 2 Qualitativer Überblick ............................... 8 2.1 Leptonén, Mesonen, Baryonen........................ 8 2.2 Grundbegriffe................................. 12 Literatur....................................... 15 II Grundlagen....................................... 17 3 Symmetrien als Ordnungsprinzip.......................... 17 A Kontinuierliche raum-zeitliche Symmetrien.................... 19 3.1 Symmetrie in der klassischen Mechanik................... 19 3.2 Symmetrie in der Quantenmechanik ..................... 20 3.3 Relativistische Invarianz............................ 22 3.4 Quantenzahlen................................. 25 3.5 Der Spin.................................... 26 В Permutationssymmetrie............................... 28 3.6 Fermionen und Bosonen............................ 28 С Diskrete Symmetrietransformationen........................ 30 3.7 Räumliche Spiegelung............................. 30 3.8 Zeitliche Spiegelung (Bewegungsumkehr).................. 32 3.9 Teilchen-Antiteilchen-Konjugation...................... 35 3.10 Das CPT-Theorem.............................. 37 D Innere Symmetrien................................. 39 3.11 Phasentransformation und Ladungserhaltung................. 39 3.12 Der Isospin, SU(2).............................. 41 3.13 Die unitare Symmetrie SI/(3)......................... 44 4 Wechselwirkungen durch Felder.......................... 48 4.1 Teilchenaustausch............................... 48 4.2 Yukawa-Potential ............................... 49 4.3 Virtuelle Teilchen............................... 50 5 Eichsymmetrien als dynamisches Prinzip ..................... 52 5.1 Die Eichsymmetrie U{1) in der Quantenmechanik.............. 53 5.2 Das Prinzip der Eichsymmetrie........................ 55 5.3 Höhere Eichsymmetrien............................ 60 6 Experimentelle Methoden der Elementarteilchenphysik.............. 70 6.1 Beschleuniger................................. 71 6.2 Detektoren................................... 78 Literatur....................................... 93 Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen. Klaus Bethge und Ulrich E. Schröder Copyright © 2006 WILEY- VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 3-527-40587-9 VI Inhaltsverzeichnis HI Die elektromagnetische Wechselwirkung........................95 7 Geladene Leptonén .................................98 7.1 Das Elektron..................................98 7.2 Elektronenspin.................................99 7.3 Positronen...................................99 7.4 Myonen....................................100 8 Beispiele für elektromagnetische Wechselwirkung.................102 8.1 Elastische Streuung..............................102 8.2 Annihilation..................................104 8.3 Unelastische Prozesse.............................106 9 Prüfung der Quantenelektrodynamik........................108 9.1 Präzisionsmessungen bei niedrigen Energien.................108 9.2 Strahlungskorrekturen, Renormierung ....................114 9.3 Test bei hohen Energien............................117 9.4 Invarianz gegenüber C, P und Γ .......................118 10 Elektromagnetische Formfaktoren.........................120 10.1 Formfaktoren für Proton und Neutron.....................120 10.2 Interpretation .................................123 11 Unelastische Lepton-Nukleon-Streuung......................124 11.1 Unelastische Formfaktoren..........................125 11.2 Skalenverhalten................................129 11.3 Partonen ....................................131 11.4 Quark-Partonen................................134 11.5 Myon-Kern-Streuung.............................137 12 Elektron-Positron-Vernichtung bei hohen Energien................139 12.1 Die leichteren Vektormesonen......................... 140 12.2 Der totale Wirkungsquerschnitt der Reaktionen e+e —»· Hadronen..... 143 12.3 Die Quantenzahl „Farbe ........................... 147 12.4 Die neuen Teilchen.............................. 148 Literatur....................................... 162 IV Die schwache Wechselwirkung.............................163 13 Charakteristische Eigenschaften..........................167 13.1 Übersicht über die Prozesse der schwachen Wechselwirkung ........ 167 13.2 Der/i-Zerfall ................................. 169 13.3 Nachweis der Neutrinos............................ 173 13.4 Nichterhaltung der Parität........................... 176 1 4 Phänomenologische Beschreibung......................... 185 14.1 Die V-A-Form der schwachen Wechselwirkung ............... 185 14.2 Der Zerfall des Myons............................. 187 14.3 Die Zerfälle Pion ->■ Lepton + Neutrino ................... 188 14.4 Strom-Strom-Kopplung und der erhaltene Vektorstrom............ 190 14.5 Zerfälle der seltsamen Teilchen und die Universalität ............ 192 15 Die A °-Zerfälle ................................... 194 15.1 Erzeugung und Zerfälle............................ 194 Inhaltsverzeichnis VII 15.2 Regeneration..................................196 15.3 Oszillation der Intensitäten..........................198 15.4 CP-Verletzung................................199 16 Neutrinophysik...................................201 16.1 Neutrinostrahlen und Detektoren.......................201 16.2 Elastische Neutrinostreuung..........................203 16.3 Unelastische Neutrinostreuung........................206 16.4 Neutrale Ströme................................210 17 Versagen der bisherigen Theorie bei hohen Energien................214 17.1 Grenzen der Strom-Strom-Kopplung.....................214 17.2 Die intermediären Vektorbosonen.......................214 18 Vereinheitlichte elektromagnetische und schwache Wechselwirkung.......218 18.1 Spontane Symmetriebrechung.........................219 18.2 Spontane Symmetriebrechung bei Eichtheorien (Higgs-Mechanismus) . . .224 18.3 Die SU(2) χ [/(lj-Eichtheorieder elektroschwachen Wechselwirkung . . . 225 18.4 Einbeziehung der Hadronen..........................230 18.5 Experimentelle Prüfung der GSW-Theorie..................232 18.6 CP-Verletzung in B-Zerfällen........................238 18.7 Neutrino-Oszillationen ............................244 Literatur.......................................261 V Die starke Wechselwirkung...............................263 19 Charakteristische Eigenschaften..........................268 19.1 Wechselwirkung zwischen Nukleonén ....................268 19.2 Die тг-Меѕопеп ................................269 19.3 Der Nukleonenspin..............................274 20 Die seltsamen Teilchen (Strangeness) .......................276 20.1 Kaonen.....................................276 20.2 Hyperonen...................................279 21 Resonanzen.....................................281 21.1 Baryonische Resonanzen...........................282 21.2 Mesonische Resonanzen............................284 21.3 Höhere Resonanzen..............................289 22 Hadronische Prozesse bei hohen Energien.....................291 23 Das Quarkmodell der Hadronen ..........................293 23.1 Ordnung durch Symmetrie: Die Multipletts von SU {Ά) ...........293 23.2 Die Hadronen im Quarkmodell........................296 23.3 Massenrelationen, magnetische Momente ..................300 23.4 Quarks - eine neue Substruktur........................304 24 Eichtheorie der starken Wechselwirkung......................307 24.1 Die Grundvorstellungen der Quantenchromodynamik............307 24.2 Asymptotische Freiheit............................310 24.3 Farbeinschluß.................................315 24.4 Modelle: Bag und String ...........................318 24.5 Eichtheorie auf dem Gitter ..........................320 ΥΠΙ Inhaltsverzeichnis 24.6 Quarkonium..................................324 24.7 Experimentelle Prüfung der QCD.......................327 Literatur.......................................335 VI Ausblick.........................................337 25 Die große Vereinigung ...............................337 25.1 Vereinigte Wechselwirkungen.........................337 25.2 Das .SC^-Modell ..............................340 25.3 Die Lebensdauer des Protons.........................343 25.4 Die Entwicklungsphasen des frühen Universums...............344 25.5 Die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie.............346 25.6 Schlußbemerkungen..............................347 Literatur.......................................348 Literaturverzeichnis...................................349 VII Tubellen-Anhang....................................355 Index .... 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