Availability: Kernphysik | Technische Universität München

Kernphysik: eine Einführung

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Bibliographic Details
Main Authors:	Bethge, Klaus 1931-2016 (Author), Walter, Gertrud 1965- (Author), Wiedemann, Bernhard (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin [u.a.] Springer 2008
Edition:	3., aktualisierte und erw. Aufl.
Series:	Springer-Lehrbuch
Subjects:	Kernphysik Lehrbuch
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adam_text	Inhaltsverzeichnis Kästen zur Vertiefung....................................... xix Glossar der Symbole......................................... xxi 1. Einleitung............................................... 1 1.1 Was ist Kernphysik?................................... 1 1.2 Ziele der kernphysikalischen Forschung................... 2 1.3 Historischer Überblick.................................. 5 1.4 Begriffe und Nomenklatur.............................. 27 2. Äußere Eigenschaften der Atomkerne.................... 33 2.1 Ladung der Atomkerne................................. 33 2.2 Masse der Atomkerne.................................. 33 2.3 Größe, Ladungsverteilung, Massenverteilung.............. 37 2.4 Übungen............................................. 45 3. Innere Eigenschaften von Atomkernen................... 47 3.1 Bindungsenergien - Tröpfchenmodell..................... 47 3.2 Spins................................................ 52 3.3 Elektrische und magnetische Momente................... 57 3.3.1 Magnetisches Dipolmoment....................... 59 3.3.2 Elektrisches Quadrupolmoment ................... 64 3.3.3 Experimentelle Methoden........................ 65 3.3.4 Die Spins und magnetischen Alómente von Proton und Neutron......................... 68 3.4 Parität............................................... 70 3.5 Anregungsenergien .................................... 71 3.6 Isospin............................................... 72 3.7 Übungen............................................. 74 4. Kernmodelle............................................. 77 4.1 Thomas-Fermi-Modell.................................. 78 4.2 Einzelteilchenmodell - Schalenmodell der Atomkerne....... 84 4.2.1 Einzelteilchenmodell in sphärischen Koordinaten .... 85 xvi Inhaltsverzeichnis 4.2.2 Einzelteilchenmodell in deformierten Potentialen .... 95 4.2.3 Teilchenkorrelationen............................ 95 4.3 Kollektive Kernmodelle ................................ 100 4.3.1 Kernrotationen.................................. 102 4.3.2 Kernvibrationen................................. 108 4.3.3 Kopplung von Einzelteilchen an die Kollektivbewegung 109 4.3.4 Riesenresonanzen................................ 109 4.4 Exotische Kerne....................................... 111 4.5 Übungen............................................. 114 5. Experimentelle Verfahren der Kernphysik............... 117 5.1 Energieverlust von Strahlung beim Durchgang durch Materie 117 5.1.1 Wechselwirkung geladener Teilchen................ 118 5.1.2 Elektromagnetische Strahlung in Materie........... 127 5.2 Messung kernphysikalischer Bestimmungsgrößen........... 134 5.2.1 Impulsmessung.................................. 135 5.2.2 Energiemessung................................. 140 5.2.3 Zeitmessung.................................... 149 5.3 Detektorsysteme ...................................... 153 5.4 Beschleuniger......................................... 156 5.4.1 Kaskadenbeschleuniger (Kaskadengenerator)........ 156 5.4.2 Bandgenerator.................................. 158 5.4.3 Zyklotron...................................... 159 5.4.4 Synchrotron.................................... 161 5.4.5 Linearbeschleuniger.............................. 163 5.4.6 Hochfrequenz-Quadrupol-Beschleuniger (RFQ)...... 165 5.5 Übungen............................................. 166 6. Streuprozesse und Kernreaktionen....................... 169 6.1 Erhaltungssätze....................................... 169 6.2 Wirkungsquerschnitt................................... 175 6.3 Wechselwirkungen zwischen Atomkernen................. 182 6.3.1 Streuprozesse................................... 183 6.3.2 Kernreaktionen................................. 192 6.3.3 Kernreaktionen bei hohen Energien................ 213 6.4 Übungen............................................. 218 7. Kernzerfalle - Radioaktivität............................ 221 7.1 Radioaktives Zerfallsgesetz ............................. 221 7.2 Alpha-Zerfall ......................................... 228 7.2.1 Protonen-Zerfall................................. 236 7.2.2 Cluster-Emission ................................ 238 7.3 Kernspaltung......................................... 239 7.4 Beta-Zerfall........................................... 244 7.4.1 Phänomenologie des Beta-Zerfalls................. 244 Inhaltsverzeichnis xvii 7.4.2 Systematik der Beta-Zerfälle...................... 248 7.4.3 Fermi-Theorie des Beta-Zerfalls................... 250 7.4.4 Neutrinos ...................................... 254 7.4.5 Beta-Zerfall in gebundene Zustände................ 259 7.4.6 Nichterhaltung der Parität im Beta-Zerfall.......... 261 7.5 Gamma-Übergänge, Multipolstrahlung................... 267 7.5.1 Kernisomerie ................................... 271 7.5.2 Konversionsprozesse............................. 272 7.6 Mößbauer-Effekt...................................... 273 7.7 Übungen............................................. 277 8. Kernkräfte .............................................. 281 8.1 Das Deuteron......................................... 281 8.2 Streuzustände......................................... 282 8.2.1 Streuzustände im Zwei-Nukleonensystem........... 282 8.2.2 Streuzustände zur Bestimmung der Spin-Bahn-Wechselwirkung.................... 284 8.3 Das phänomenologische Kernpotential ................... 285 8.4 Vom Quark zum Kern ................................. 289 8.5 Der Nukleonenspin .................................... 294 8.6 Übungen............................................. 297 9. Anwendungen der Kernphysik........................... 299 9.1 Kernenergie........................................... 299 9.1.1 Kernkraftwerke................................. 300 9.1.2 Energiegewinnung aus Fusionsreaktionen........... 304 9.2 Astrophysik........................................... 310 9.2.1 Energieerzeugungszyklen in Sternen................ 311 9.2.2 Prozesse der Elemententstehung................... 313 9.3 Datierungen.......................................... 315 9.4 Festkörperphysik und Materialforschung.................. 318 9.4.1 Elementanalyse................................. 318 9.4.2 Strukturanalyse................................. 324 9.5 Medizin.............................................. 326 9.5.1 Biologische Strahlenwirkung und Strahlenschutz..... 326 9.5.2 Szintigraphie.................................... 332 9.5.3 Tumortherapie.................................. 335 9.5.4 Positronen-Emissionstomographie................. 341 9.5.5 Kernspin-Tomographie (MRT) .................... 342 9.6 Übungen............................................. 349 10. Ausblick................................................. 351 A. Physikalische Konstanten................................ 355 xviii Inhaltsverzeichnis B. Nützliche Internet-Adressen............................. 357 C. Lösungen zu den Übungen............................... 361 Literaturverzeichnis ......................................... 383 Originalliteratur........................................... 383 Lehrbücher und weiterführende Literatur ..................... 394 Sachverzeichnis.............................................. 397 Farbige Nuklidtafel.......................................... 411 Die schwersten Elemente und ihre Erzeugung................ 412
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