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259

Erganzende nnd weiterfiihrende Literatnr

Die nachfolgend aufgefiihrten Werke stellen - wie kann es anders sein - eine subjektive Auswahl aus dem reichhaltigen Angebot des Buchermarktes dar. Auch die Einstufung nach dem Schwierigkeits­grad und die kurze Charakterisierung jedes Titels wurden nach dem einseitigen Urteil des Autors des vorliegenden Buches vorgenommen und sollen dem Leser bestenfalls als Orientierungshilfe dienen.

Elementare Darstellungen

Leon M. Ledermann und David N. Schramm Vom Quark zum Kosmos Teilchenphysik als Schliissel zum Universum Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft, Heidelberg 1990

Zwei namhafte Wissenschaftler, ein Elementarteilchen-Experimental­physiker und ein theoretischer Astrophysiker, priisentieren ausschlieBlich durch Text und mit vie1en Bildern in historisierender Darstellung die Friichte der Vereinigung von Teilchen- und Astrophysik. Sie wollen die enge Verbin­dung zwischen Experiment und Theorie vermitteln, die zu einem neuen Ver­standnis yom Universum gefiihrt hat. Auch Maschinen und Detektoren der Experimentalphysik nehmen in dem Buch einen breiten Raum ein.

Sheldon L. Glashow From Alchemy to Quarks Brooks/Cole Publishing Company, Pacific Grove (Cal.) 1994

Der renommierte theoretische Teilchenphysiker, Havard-Professor und Nobelpreistriiger, spannt einen weiten Bogen von den Anfiingen der Physik tiber die Klassische Physik und Chemie, Relativitiitstheorie und Quanten­physik bis hin zur gegenwiirtigen Teilchenphysik. Grundlage des Buches ist ein Einfiihrungskurs des Kerncurriculums der Havard-Universitiit, den Glas­how seit 1979 abhalt, und der sich in erster Linie an Nichtphysikstudenten richtet. Rechts-, Sprachen- und Literaturstudenten erhalten einen Einblick in die Welt der Physik und Chemie und ihre Geschichte ("physics for poets who can count"). Er ist aber zugleich auch als Ubersichtskurs und Hinfiihrung zu

aktuellen Fragen der Physik fUr Physikstudenten konzipiert. Beide Zielset-

260

zungen werden durch voneinander relativ unabhangige Kapitel unterschiedli­chen Anspruchsniveaus erreicht. Das Buch muB jeden gebildeten Menschen

iiberzeugen, daB Physik eine tragende Saule unserer Kultur ist. Es soUte in

keiner Bibliothek fehlen.

Michael Riordan und David N. Schramm Die Schatten der Schopfung Dunkle Materie und die Struktur des Universums Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (u.a.) 1993

Die Autoren zeichnen eindrucksvoll'und spannend und ohne Mathematik ein Bild der Symbiose von Teilchenphysik und Kosmologie. Das Buch schil­dert die Rolle der sog. dunklen Materie bei der Entstehung des Universums

und seiner beobachtbaren Struktur.

Gerhard Borner, Jiirgen Ehlers und Heinrich Meier (Hg.) Vom Urknall zum komplexen Universum Die Kosmologie der Gegenwart R. Piper GmbH & Co. KG, Miinchen 1993

Sieben fiihrende Kosmologen und Physiker entwerfen allgemeinver­standlich ein Bild yom gegenwartigen Stand kosmologischer Forschung und von den ungelosten Problemen und offenen Fragen der Kosmologie. Jeder an Fragen der Kosmologie interessierte Nichtfachmann wird dieses Btichlein, das auch einen kurzen Glossar enthalt, mit GenuS lesen.

Steven Weinberg Die ersten drei Minuten dtv Sachbuch, Deutscher Taschenbuchverlag GmbH & Co, Miinchen 1982 Ein Welt-Bestseller, der auf bewundernswerte klare Weise der Frage nach dem Ursprung der Welt nachgeht. S. Weinberg verkorpert in seiner Person die vollzogene Symbiose von Teilchenphysik und Astrophysik. Er versteht es, schwierige Sachverhalte theoretischer und empirischer Natur ohne Um­schweife in verstandlicher Sprache darzustellen. Der Text wird durch einen

Glossar und einen mathematischen Anhang erganzt.

261

Herwig Schopper Materie und Antimaterie Teilchenbeschleuniger und der VorstoB zum unendlich Kleinen Piper GmbH & Co. KG, Miinchen 1989

"Ein Schwerpunkt dieses Buches soil auf der Beschreibung liegen, wie man experimentell in den Mikrokosmos vorstoBen kann, ein Unterfangen des menschlichen Geistes, das ebenso faszinierend ist wie die theoretische Verar­

beitung der experimentellen Resultate." So charakterisiert Schopper in der

Einleitung das Hauptanliegen seines Buches. Schopper hat als Leiter von

DESY (1973-1980) und Generaldirektor von CERN (1980-1988) wah rend 16 lahren die Hochenergieforschung wesentlich mitgestaltet und kann kom­

petent aus erster Hand berichten, wie Hochenergiephysik betrieben wird Er

behandelt Beschleuniger, Detektoren und das Wechselspiel von Experiment

und Theorie und zeigt historische Entwicklungen auf. Der Leser erfiihrt eine

Vielzahl interessanter technischer Details, ohne deren Erfindung und Beherr­

schung die gigantischen Maschinen und Apparate der experimentellen Teil­chenphysik nicht funktionierten. Mathematische Formeln sind aus dem Haupttext verbannt und kommen nur in den "Anmerkungen" am Ende des Buches vereinzelt vor. Gutes Bildmaterial und ein Glossar erhohen den Wert des empfehlenswerten Buches.

Robert K. Adair The Great Design Particles, Fields, and Creation Oxford University Press, Oxford (u.a.) 1987

Ein hochrangiger Kern- und Hochenergiephysiker erklart interessierten Laien die Physik des zwanzigsten lahrhunderts. Er setzt dabei nur durch­schnittliche highschool-Kenntnisse voraus. Adair vertritt den Standpunkt (dem ich mich anschlieBe), daB man etwas nicht wirklich verstanden hat,

wenn man nicht in der Lage ist, es einem interessierten Laien zu erklaren. Das

Buch ist ein Geheimtip fur Lehrer und insbesondere fUr Fachdidaktiker, die sich bemuhen, die Konzepte der modernen Physik so zu elementarisieren, daB sie Laien zuganglich werden.

262

Christine Sutton Raumschiff Neutrino Die Geschichte eines Elementarteilchens Birkhauser Verlag, Basel (u.a.) 1994

Wenn schon Heerscharen von Teilchenphysikern ihre Arbeit aus­

schlieBlich der Erforschung des Neutrinos, des exotischsten Mitglieds im

Teilchenzoo, widmen, ist es nur konsequent, ein Buch nur tiber diese Spezies

von Teilchen fUr eine breitere Leserschaft zu schreiben. Ch. Sutton legt all­

gemeinverstiindlich dar, was wir tiber Neutrinos wissen und wie wir zu die­

sem Wissen gelangt sind.

Lev B. Ok un Elementarteilchen von a bis Z Verlag Harri Deutsch, Thun Frankfurt/Main 1988

Eine leicht verstiindliche kurze EinfUhrung in die Teilchenphysik, die mit

der Entdeckung der intermediiiren Vektorbosonen der Schwachen Wech­

selwirkung im Jahre 1983 endet.

Pedro Waloschek Neuere Teilchenphysik-Einfach dargestellt Praxis Schriftenreihe Physik, Band 47 Aulis Verlag Deubner & Co. KG, Kaln 1989

Waloschek bemtiht sich, die Teilchenphysik in den Physikunterricht der Schulen zu bringen. Er entwickelt in seinem Btichlein eine Art Stufenplan ftir

den Lehrer zur schrittweise fortschreitenden Vertiefung der Grundlagen des

StandardmodeUs. Je nach verftigbarer Zeit kann eine Unterrichtseinheit nach

jedem der vier Kapitel (Stufen) abgeschlossen werden. Das Buch bietet dis­

kutierenswerte Anregungen fUr den Lehrer, der allerdings nach Mbglichkeit

tiber weiterreichendes Hintergrundwissen und Verstiindnis verftigen soUte.

Particle Physics Project Team Particle Physics Holbrooks and Son Ltd., Portsmouth (UK) 1992

Das Buch stellt in Form einer Loseblattsammlung Unterrichtsmaterialien

fUr den Physikunterricht der Sekundarstufe II bereit und wird durch einen

263

Leitfaden fUr den Lehrer erganzt. Ftir Physiklehrer des Gymnasiums ein sehr empfehlenswertes Werk.

Einfiihrende Darstellungen, die ohne grofie Miihen zu lesen sind

Donald H. Perkins

Hochenergie-Physik Addison-Wesley Publishing Company, Bonn (u.a.) 1990

Das Buch ist ein Klassiker unter den einftihrenden Lehrbtichern der Teil­

chenphysik ftir Studenten nach dem Vordiplom. Perkins betont das Wech­

selspiel zwischen Experiment und Theorie. Es ist ihm wie keinem anderen gelungen, eine ausgewogene Mischung von experimenteller und theoretischer

Physik zu prasentieren. Einige exemplarische Schltisselexperimente werden detailliert dargestellt.

G. D. Coughlan und James E. Dodd

Elementarteilchen Eine Einfiihrung fur Naturwissenschaftler

Verlag Vieweg, Wiesbaden 1996

Bei dem Buch handelt es sich urn die deutsche Ubersetzung eines bei Cambridge University Press bereits in zweiter Auflage erschienenen sehr erfolgreichen Werkes. Coughlan und Dodd erklaren auf anschauliche Weise die Grundkonzepte der Teilchenphysik. Sie gehen dabei in Ansatzen chrono­logisch vor. Das Buch enthalt im Anhang einen kurzen Glossar haufiger Be­griffe.

Klaus Bethge und Ulrich E. SchrOder

Elementarteilchen Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt, Darmstadt 1986

Bethge und SchrOder versuchen "Erkenntnisse der Elementarteilchen­physik vorwiegend fUr aile diejenigen Interessenten zusammenfassend dar­zustellen, die auf anderen Sachgebieten arbeiten". Sie stellen die Symmetrien in den Mittelpunkt, auf deren Grundlage sie die fundamentalen Wech­selwirkungen behandeln. Das Buch zeichnet sich durch seine klare Gestaltung und reichhaltige Illustrationen aus. Es beriicksichtigt Theorie und Experiment gleichermaBen. Unter den deutschsprachigen Biichern zur Teilchenphysik, die

264

ein breiteres Fachpublikum anzusprechen versuchen, verdient dieses Buch, besonders erwahnt zu werden.

Norriss S. Hetherington Encyclopedia of Cosmology Historical, Philosophical, and Scientific Foundations of Modern Cosmology Garland Publishing, Inc., New York 1993

Wenn auch die Qualitat der meisten Bilder und Graphiken sehr zu wun­

schen ubrig laBt und die Einzelbeitrage aus Quellen sehr unterschiedlichen Anspruchsniveaus zusammengewurfelt sind, findet der Leser doch eine Men­ge Informationen, vor allem aber bibliographische Hinweise fUr weiter­fUhrende, vertiefende Studien.

Lehrbiicher mit hOherem Anforderungsprofil

Francis Halzen und Alan D. Martin Quarks and Leptons An Introductory Course in Modern Particle Physics John Wiley & Sons, Inc, New York (u.a.) 1984

Halzen und Martin vermitteln auf didaktisch herausragende Weise die theoretischen Grundlagen des Standardmodells der Teilchenphysik, wobei sie exemplarisch vertiefend Schwerpunkte setzen. Hier lernt der Leser sowohl die Konzepte als auch die Formalismen wirklich verstehen. DaB das Buch nicht mehr auf dem neuesten Stand ist, schdinkt seine Bedeutung als systematische Einfiihrung in die QED und QeD kaum ein.

William B. Rolnick The Fundamental Particles and Their Interactions Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Reading/Mass. (u.a.) 1994

Rolnick stellt die Konzepte der Teilchenphysik sowohl aus der Sicht der Theorie als auch unter dem Aspekt der experimentellen Evidenz in Form eines abgerundeten, geschlossenen EinfUhrungskurses fUr fortgeschrittene Physikstudenten dar. Er verzichtet absichtlich auf eine historisierende V or­gehensweise und stellt die Eichtheorien in den Mittelpunkt. Die hierfUr not-

265

wendigen Grundlagen werden in einftihrenden Kapiteln gelegt. Ein um­

fangreicher Anhang erganzt mathematische Strukturen der Theorie und gibt einen Uberblick tiber Teilchendetektoren. Das Buch bietet eine kurzgefaBte

klare und ansprechende Gesamtschau der modernen Teilchenphysik.

Lev B. Okun Physik der Elementarteilchen Akademie Verlag GmbH, Berlin (u.a.) 1991

Zwar ist mehr als ein Viertel des Buches explizit als "Kleines Lexikon der Hochenergiephysik" ausgewiesen, doch zeichnet sich das ganze Btichlein

durch eine enzyklopadische Konzeption aus. In kompakter Form wird eine Ftille von Erkenntnissen und Fakten mitgeteilt. Ein interessantes Nach­schlagewerk zur schnellen Information, welches das Wissen der Teilchen­

physik bis 1986 btindelt.

Christoph Berger Teilchenphysik Eine Einfiihrung Springer-Verlag, Berlin (u.a.) 1992

Das Buch ist aus zweisemestrigen Vorlesungen fUr Studenten im Haupt­studium hervorgegangen. AIle tiber die nichtrelativistische Quantenmechanik und tiber Grundlagen der Atom- und Kernphysik hinausgehende benotigte Hilfsmittel werden bereitgestellt. Der Autor ist Experimentalphysiker und entwickeIt die Theorie des Standardmodells fUr Experimentalphysiker.

Otto Nachtmann Elementarteilchenphysik Phanomene und Konzepte Verlag Vieweg, Braunschweig Wiesbaden 1986

Nachtmann gibt eine betont theoretisch ausgerichtete Einfiihrung in die

moderne Phanomenologie der Teilchenphysik. Das Buch entstand aus Vor­lesungen fUr Physikstudenten, die in die Lage versetzt werden sollten, die in der Praxis der Hochenergiephysik auftretenden Probleme zu IOsen. Daher ist es ein Hauptanliegen des Buches, dem Leser entsprechende theoretische Konzepte nahezubringen. Die Lekttire dtirfte einem Autodidakt nicht ganz leicht fallen, dem Kenner jedoch Vergntigen bereiten.

266

Franz Mandl und Graham Shaw Quantenfeldtheorie Aula Verlag, Wiesbaden 1993

Mandl und Shaw fiihren nieht nur in den Formalismus der Quantenfeld­

theorie ein, sondern bemiihen sich aueh, das sieh dahinter verbergende Phy­sikkonzept zu erhellen. Sie machen den Leser mit storungstheoretisehen

Reehnungen iiber Feynman-Diagramme vertraut und fiihren ihn in die Eieh­

theorien ein. Sie formulieren die Quantenfeldtheorie yom Anfang weg in der

Spraehe nicht vertausehender Operatoren. Ein anspruchvolles, aber sehr

sehones Bueh!

James O. Bjorken und Sidney O. Orell Relativistische Quantenmechanik Relativistische Quantenfeldtheorie BI Hochschultaschenbucher, Bibliographisches Institut, Mannheim 1967

Die beiden Biicher zahlen zu den Standardwerken der kanonischen

Quantenfeldtheorie. Die Autoren entwickeln eine Propagatortheorie fiir Di­rae-Tei1chen, Photonen und Mesonen und arbeiten die Feynman-Regeln aus.

Es erfordert ein hohes MaG an Konzentration, Anstrengung und Durchsteh­vermogen, versucht man, sich durch den kleingedruckten Text hindurch zu arbeiten.

Richard P. Feynman Quantenelektrodynamik R. Oldenbourg Verlag, Munchen Wien 1992

Der Erfinder der Feynman-Graphen erklart hier seine Erfindung und ver­

sueht, die Rechenmethoden der Quantenelektrodynamik mogliehst einfaeh

darzustellen.

Edward W. Kolb und Michael S. Turner The Early Universe Addison-Wesley Publishing Company, Redwood City (u.a.) 1990

Kolb und Turner fiihren in das Standardmodell der Kosmologie ein, be­handeln die primordiale Nukleosynthese und widmen sich eingehend der Rolle der Tei1chenphysik fiir das Verstandnis der Friihphase «O,Ols) des

267

Universums. Das Buch wurde flir angehende Fachleute geschrieben, die bei ihren Studien oft den Wald vor lauter Baumen nicht mehr sehen. Es ist gut strukturiert und wird dem Anspruch gerecht, etwas Klarheit in die Komplexi­

tiit des Stoffes zu bringen. Es stellt allerdings - wie wohl aile wissenschaftli­chen Bucher der Kosmologie - hohe Anforderungen an die Vorkenntnisse des

Lesers.

Gerhard Borner

The Early Universe Facts and Fiction

Springer-Verlag, Berlin (u.a.) 1993

Das Buch behandelt auf einem sehr hohen Niveau (Kenntnisse der AIl­gemeinen Relativitatstheorie werden z.B. selbstverstiindlich vorausgesetzt) das Standard-Urknallmodell, die Symbiose von Teilchenphysik und Kosmo­logie, das Problem der nichtbaryonischen dunklen Materie und die Bildung von Galaxien. Wer sich mit der Thematik zum erstenmal beschaftigen moch­te, wird das Buch sofort wieder weglegen, ist es doch an den Experten des jeweiligen anderen Lagers der Symbiose gerichtet.

Hubert Goenner

Einfiihrung in die Kosmologie Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (u.a.) 1994

Das Buch ist aus Vorlesungen flir Physik- und Astronomiestudenten im

Hauptstudium entstanden. Es berticksichtigt gleichermaBen empirische Fakten

und Methoden und theoretische Konzepte moderner Kosmologie. Mit Aus­nahme des ersten Kapitels, das in die Thematik uberblicksmaBig einflihrt, werden solide Kenntnisse in Relativitatstheorie, Thermodynamik, Statisti­scher Mechanik und Quantenmechanik sowie Grundkenntnisse in Kernphysik vorausgesetzt.

Zur Geschichte der Teilchenphysik

Abraham Pais

Inward Bound Of Matter and Forces in the Physical World

268

Clarendon Press, Oxford and Oxford University Press, New York 1986

Pais schildert facettenreich die historische Entwicklung der modernen

Physik von 1895 bis 1983. Ich kenne kein hinsichtlich seiner Informations­

und Kenntnisdichte vergleichbares Werk, das zudem auch noch spannend ge­

schrieben ist. Die Bibliographie umfaBt 2642 Eintragungen! Trotz Schil­

derungen unzahliger faszinierender Details, gespickt mit Zitaten, anekdoti­schen und biographischen Einlagen, schafft es Pais, den roten Faden nicht zu

verlieren und das J ahrhundertwerk der modernen Physik organisch entstehen zu lassen. Ein fantastisches Buch!

Andrew Pickering

Constructing Quarks Eine soziologische Geschichte der Teilchenphysik

Edinburgh University Press, Edinburgh 1984

Pickering befaBt sich als Insider der Hochenergie-Gemeinschaft mit dem

ProzeB der Erzeugung neuer Erkenntnisse durch die Tatigkeit der beteiligten

Physiker (daher "constructing" quarks) und schildert detailliert die Geschichte der Teilchenphysik nach dem Zweiten Weltkrieg bis in die achziger Jahre aus sozioiogischer Sicht. Das Ergebnis von Pickerings akribischen Recherchen ist, wie das Buch von A. Pais (s. 0.), eine wahre Fundgrube.

Yuval Ne'eman und Yo ram Kirsh, iibers. von Bernhard Simon

Die Teilchenjager Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (u.a.) 1995

Das in mehrere Sprachen iibersetzte Buch ist endlich auch in deutscher

Sprache in einer Neuauflage erschienen. Die Autoren entbiattern auf sachli­che aber dennoch amiisante Weise chronologisch das Atom, beginnend bei den Experimenten von Thompson und Rutherford und endend mit den jiing­sten Entdeckungen der experimentellen Teilchenphysik. Ne'eman, Jahrgang

1925, hat die Entwicklung der Kern- und Teilchenphysik nicht nur miterlebt, sondern streckenweise auch mitgestaltet. Vieles in dem Buch griindet auf eigener Erfahrung.

269

Sachwortverzeichnis

A Abbe, E. 4, 5 Abelsche - Eichtheorie 199 - Gruppe 154, 161, 187 Achtfacher Weg 44 Anfangsbedingungen 229 Annihilation 38 Anregungszustiinde von Quarksy-

stemen 92 Anti-- leptonen 31 - neutrinos 31 - proton-Akkumulator 194 - quark 32 - teilchen 31, 34,158 37 Ar-Zerfall 138 Asymmetrie von Materie und Antimaterie 128 asymptotische Freiheit 108 atomares ZeitaIter 229 Atomismus 165 Atomkern 10 Auftosung 10 Auftosungsvermogen 4, 5 Austauschteilchen 34-35

B B-Mesonen-Fabrik 127 B-Strahlen 126 BahcalI, J. 136, 138, 140 Bahndrehimpuls 21,89

Baksan-Neutrino­Laboratorium 140 Baryon, A- 47 Baryonen 30, 32, 43-44,45, 76, 84,

92,94 - -Multiplett 48 Baryonenzah143-44 - , Erhaltung 120, 162 baryonische Materie 237-238 Beschleuniger 4 7Be-Neutrinos 142 Betazerfall III - des Neutrons 163 Bethe, H.A. 113-114 big bang 221 Bjorken, J. 50 Blasenkammer "Gargamelle" 70-71 8B_

- Neutrinospektrum 144 - Zerfall 144 Bohr, N. 111 BoItzmann-Faktor 227 Bondi, H. 232 bootstrap-Hypothese 42 Boson 35-39 - W- 56,60 Bottoniumzustiinde 98 Brems-- beschleunigung 219,230,233 - strahlung 76 Brookhaven 133

270

C C-Symmetrie 117-118, 121 - , Verletzung 119 cc-Meson 97-98 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa­Matrix 153 Cabibbo-Winkel 153 Callen-Gross-Relation 67 Cerenkov-Licht 144 Cerenkov-Strahlung 143-144 CDF-- Detektor 56 - Kollaboration 61 CERN 2, 3, 13-16,55-56,74, 78,

133,207 Charmonium 51, 97 - zusHinde 52 Charmquantenzahl 51 ChI or-Experiment 138-139, 144 CHORUS-Detektor 132 Christenson, I.H. 122 CLEO-Detektor 127 confinement 99, 108-109 60 Co-Experiment 118-119 Coulomb-- Streuung 19,36 - kraft 19 Cowan, c.L. 113, 164 CP-Invarianz 122 -, Verletzung 122-123 CP-Symmetrie 118, 158-159,236 - , Verletzung 54, 121-123, 126,

128 CPT-Theorem 117, 122, 159 Cronin, 1.W. 122

D D-Hiiufigkeit 242 Davis, R 130, 136, 138-139, 142

271

de Sitter, W. 232 De-Sitter-Phase 233-234 DELPHI-Experiment 245-246 DESY 2,3, 13, 14,54,207 Detektor 20 Deuterium--kern 228 - produktion 239 Deuteron-Bildung 228 Deutsch, M. 95 Dichteparameter216, 231, 234, 237 Dicke, R 213 differentieller (Wirkungs-)Querschnitt

20-24 Dirac­-Matrix 177 - Gleichung 88 - Spinor 160 - Vektor (-Spinor) 177 Doppeljet-Ereignis 75 Drehimpu1serhaltung 155 Dreifachjet-Ereignis 75 DrelI-Yan-Mechanismus 78 dunk1e Materie 134,237-239

E e+e-- -Annihilation 55 - Speicherring - - CESR 54, 127 --DORIS 13,54 - - LEP 2,3, 14,55-56,72 --PETRA 13,72 Echtzeit-Neutrinoexperiment 142 effektive Feinstrukturkonstanten 110 effektiver Nukleonformfaktor 68 Eichboson 35 - , ausgetauschtes 192 Eich-

- invarianz 166-167, 184-185 - - der QED 186 - symmetrien 159 Eigen-- drehimpuls 33, 89 - funktionen 89 - paritat 121 eigentliche Lorentz­transformation 155-156 Eigenzustande - der Masse 148 - der Schwachen Wechselwirkung

148 Einfriertemperatur 228,241 Einheitensystem - natiirliches 7 -SI-7 einheitliche Feldtheorie 166 Einstein, A. 34, 166, 211 Einstein-Bose-Statistik 35 Einteilchenmodell 89 Elektrodynamik 196 Elektromagnetische - Hintergrundstrahlung 228 - Kraft 28 - Wechselwirkung 30, 34, 38, 50 Elektron 3, 4, 10, 11 - , -familie 31 Elektron-- Positron-Vernichtung 80 - -Proton-Kollisionsmaschine 13 Elektronneutrino-Masse 148 Elektroschwache - Eichbosonen 195 - Theorie 55, 195 - Wechselwirkung 198 Endenergie 1 Energie 7,8

Energie-- breite 244 - dichte 217 - eigenwert 88-89 - erhaltung 155 - niveau 88 --schema 88 Entwicklungsgeschichte des friihen Universums 222 ep-Speicherring, HERA 2,3, 11, 13 Ereignis--rate 20 -zah125 Erhaltung der elektrischen Ladung 160-161 Erhaltungssatze 154 erweiterte Pauli-Matritzen 184 Erzeugende einer Transformation

180 Euler-Lagrange-Gleichung 176-177 Expansions-- beschleunigung 233 - geschwindigkeit 230

F Farbcodierung der Quarks 198 Farbe 102-104 - , Quarks 32, 34, 50, 83 Farb-- freiheitsgrad 83 - dynamik 196 - ladung 34, 38, 75, 83, 50, 102-

104 - neutralitat der Hadronen 102 - quantenzahl 83 - singulett 104,109,197 - symmetrie 103 Feinstruktur-- aufspaltung 91,96

272

- konstante der Starken Wechsel-wirkung 108

- konstanten 200 Feld-- bosonen W± , ZO 179 - quanten 34-35 Fermi (fm) 11 Fermi-- Konstante 70, 191 - statistik 33 - Teilchen 89 Fermion 33, 35-39 Fermion-Boson-Symmetrie 200 Feynman, R. 35, 62 Feynman-- Graphen (-Diagramme) 35-39 -Regeln 192 Fitch, VL. 122 flacher Raum 217 flaches Friedmann-Universum 219 F1achheitsproblem 231-232 FNAL 3, 56, 78, 133, 195,207 Form-- faktoren 65-67 - invarianz 155 Friedmann, A. 211 Friedmann-- Gleichung 215-216,231,241 - Universum 220 Friedmannsches kosmologisches Prinzip 212 fundamentale - Krafte 88 - Wechselwirkungen 27-40

G Galaxien 238 Galaxienhaufen 238 GALLEX-

- Daten 142 - Experiment 141 - Kollaboration 141 Galliumexperiment 140 Gamov, G. 213 Gargamelle-Blasenkammer 187,193 gekrtimmtes Universum 231 Gell-Mann, M. 44, 45, 48, 80 Gesamt-- drehimpuls 90 - energiebreite 245 geschlossener Raum 216 Glashow, S.L. 50, 190 globale Phasentransformationen 159-

160, 186 Gluino 201 Gluon 35, 36 Gluon-Paarbildung 70 Gluonen 70, 75, 103, 179, 198 Gluonen-- Farbsingulette (Gluonenballe)

104 -wolke 107 - jets 76 Gold, T. 232 Goldhaber, G. 52 Goldstone-Boson 189 Gravitation 28 Gravitationslinse 238 Gravitino 201 Graviton 200 Greenberg, O.w. 49 groBe Vereinigung 110, 199-204,

207,208,224 Grundkrafte 27 Grundzustand von Quarksystemen

92 Gruppe 180 -Lie-44

273

- SU(3)- 44, 45 GUT-Theorien (Grand Unified Theories) 200-202, 225, 235 Guth, AH. 233,235

H Hadron-Multiplette 159 Hadronen 30,32,41-42,56,72,76,

84,94,197 -Charm- 51-52 hadronische Materie 226 Halbertszeit des Neutrons 241 Han, M.-Y. 50 Heavisidesches MaBsytem 168 Heisenberg, W. 166 Heisenbergsche Unscharferelation

37 Helium-3 eHe) 239 - Haufigkeit 242 Helium-4 (4He) 239 -Antei1240 - Haufigkeit 241, 243 - Produktion 240 Helizi tat (Handigkeit) 31, 116-119 hermitesche Matrix 183 Higgs, P. 188-189 Higgs-- Boson 188, 196,203 - Felder 189, 190,235 - Mechanismus 188-190, 208 - Teilchen 189-190, 196 Hintergrundstrahlung 213 -2,7-K-229 Homestake-Goldmine 138 homogene Expansion 210, 219 Horizontabstand 230 Horizontproblem 230-231, 234 Hoyle, F. 232 Hubble, E.P. 211

Hubble-- Gesetz 210-211 - Konstante 212 - Parameter 220 - Zeit 221,232 Hyperladung 44 Haufigkeit der leichten Nuklide 243

I Impuls 7,8 Impuls-- erhaltung 64,155 - Vierer- 8, 9, 107 - - Ubertrag 4-11 infinitesimale Transformation 182 Inflation 236 Inflations-- iira 224, 234, 236 - phase 234, 236 inflationiires Universum 208, 232-

236 innere - Dynamik eines Systems 88 - Paritiit 121 - Symmetrie 182 intermediiires Boson 36 Interquarkpotential 99 Invarianzeigenschaften 154 inverser Betazerfall 111, 113, 13 8 Isospin-Multiplett 43, 95 ISR 13,74

J lADE-Detektor 73, 75, 76 lets 56, 60, 72-76 - , Erzeugung 72 jj-Kopplung 90

274

K IKOKO)-- Mischung 123-125 - Paar 119 IKE}-Zustand 123-125 IK~)-Zustand 123-125 Kamiokande-- Experiment 143,144 - Kollaboration 131 - Neutrinodetektor 133 KEK 133 Kernreaktionen im Sonnenzentrum

135 Kinetische Energie 12 Kirsten, T 141 Klein-Gordon-Gleichung 176 Kollisions-Speicherring-Anlage 13 Kollisionsmaschine 15 -e+C- 24 -pp24 -pp25 Konstituentenquarks 76 Kontinuitatsgleichung 161 kontravariante Vektoren 172 Kopplungskonstante 38, 83, 192,

199 - der Starken Kraft 99 - laufende 105-110 kosmische - Primarstrahlung 131 - Strahlung 41 Kosmologie 134-135 kosmoiogisches Prinzip 209-210 kovariante - Ableitung 185 - Bewegungsgleichung 176 - Lorentzform 172 - Vektoren 172 kritische Dichte 133, 216

- des Universums 150 Kriimmungsverhalten des Raumes 218 Kuzmin, W. 140

L Laborsystem 10, 12, 63 Ladungs-- konjugation (C-Transformation)

7, 156, 158 - multiplett 42 - ahnliche (additive) Quantenzah-

len 158 Lagrange-- Dichte 154 - - , Dirac-Feld 160 --, Funktion 175-176, 181, 185 - - Quarksystems 198 --,QED 178 - Funktion 154, 175-176 - Gleichung 88 Lattes, C.M.G. 41 Lebensdauer III , 244 - , Neutron 241 -Proton 202 Ledermann, L. 52 Lee, TD. 115-116, 118 LEP 243, 246 LEP-Speicherringe 208 Lepton 30-35 -T- 83 Lepton-- , familien 30, 209 - , generationen 30, 32, 241 - Nukleon-Streuung 64, 70 - Quark-Streuung 70 Leptonen­- paare 85 -zahl

275

--, Erhaltung 31-32,148163 leuchtende Materie 237, 238 LHC 3, 15, 196 Lichtkegel 230 Lie-Gruppe 179-180, 182 Linkshander 117-119 lokale Eich-- invarianz 170-175, 178, 198 - symmetrie 187 -lokale theorie 198 - transformation 170, 173 lokale Phasentransformation 174 Lorentzinvarianz 9, 10 -, Maxwellschen Gleichungen 168-

169 Lorentzkovarianz 168, 171-172 LS-Kopplung 90 LT-Wert 25 Luminositat 24-25 Liiders, G. 117

M magnetisches Moment 90 Masse 7, 9, 11, 12,93 - effektive 66 - W±, ZO 192,195 Masse-Eigenzustande 152 Massen-- bruch YHe 240, 243 - unscharfe 244 --Zo 196 materiedominierte Ara 219-220 Maxwellsche Gleichungen 167, 168-

169 Meson - Y 51, 92 -\Ji)J-92 - 4>°51 -wo 51

-Ko 119-128 - KO 119-128 Mesonen 30, 43-44, 45, 76, 84, 92-

93 - -Multiplette 48 -B- 126-128 -Bottom- 54 -Charm- 52 - K- 116, 128 Mikheyev, S.P. 149 Mikroskop - Elektronen- 4 -Licht- 4 Mikrowellen -Hintergrundstrahlung

214,231 Mills, R. 187 Minkowsky-Diagramm 230 Mischungswinkell49, 153 mittlere freie Weglange 20, 114 Morrison, D.O. 142, 145 Mott-Streuung 63 MSW-Effekt 150 Muirhead, H. 41 Multiplizitat 91 Myon-- familie 31 - neutrino-Masse 148 -paare 78 - Zerfall 163 MoBbauer, R.L. 129

N Nambu, Y. 50 natiirliche Einheiten 6-7, 168 neutrale Strome 187, 193 Neutrino 4,11,30,69,111-115,

129-153 - Elektron- 131 - Myon- 131-l32

276

- Tauon- 132-133 Neutrino-- Hintergrundstrahlung 228 - Hypothese 112 - quellen 129 - masse 129-135, 147 - fluB 130, 138-139, 145 - generationen 131 -oszillationen 131-132, 135, 141,

147-153 - quellen 132 - rate 139 - strahl en 114 Neutron 68 Ne'eman, Y. 43, 44 Nichtabelsche Eichtheorie 199 Noether, A.E. 155 Noether-Theorem 155 NOMAD-Detektor 132 Nukleon 11,42 Nukleosynthese 229,237,239-246 Nuklid-- haufigkeit 229 - karte 140

o Occhialini, G.P.S. 41 offener Raum 217 Ostriker, J. 237

p 1[+p-Reaktion 78 1[- p-Reaktion 78 P-Symmetrie 117-118 - , Verletzung 119 Paar-- bildung 38 - vernichtung 38, 51, 72

Paritat - , gerade 157 - , innere 157 - , riiumliche 157 - , ungerade 157 Paritatserhaltung 116, 157 -, Verletzung 115-117, 121 - - durch Interferenzeffekte 194 Paritatsoperation (P-Transformation)

117,156-158 Partonen 62-71 Pauli, W. Ill, 117, 166 Pauli-- Matritzen 182-183 - Prinzip 48-50, 89, 102 Peebles, J. 213,237 Peierls, R.E. 113-114 Penzias, A. 214, 229 Phaseniibergang 224 Photomultiplier 144-145 Photon 4, 35, 36-39, 41, 85, 175-

179,190 - , virtuelles 62 Photonfeld 186 Pierre, F. 52 Pinguine 126-128 Pion 41-43, 78 Planck-- Energie 201, 207, 223 -Skala 201 - Verteilung 213 -Zeit 232 P1ancksche Strahlungsformel 225 Plancksches Wirkungsquantum 6 Pontecorvo, B. 138 Positron 3 Positronium 51, 95-96 Potential - , confinement- 87

277

- , einschlieBendes 87 - , kugelsymmetrisches 89 - , nichteinschlieBendes 87 Powell, c.F. 41 Propagator 106 Proton 4, 10, 11,68 Proton-- Antiproton-Vernichtung 74 - zerfa1l201-202

Q qq-Annihilation 78 Quanten-- chromodynamik (QeD) 34-35,

75-76,99-110,196,199 - ektrodynamik (QED) 36, 75-76,

100, 103, 199 - feldtheorie 34 - gravitation 201, 223 -mechanik6 - zahlen 88-100 Quark 32-35, 44-61 - Bottom (Beauty)- 52-53 - charm( c)- 50 - Down(d)- 45 - Strange(s)- 45 - Top(t)- 54-61 - Up(u)-45 Quark-- Antiquark-Paarerzeugung 80 - aroma 33,46, 120 -atom 32 - - , System (Quarkonium) 92 - diagramm 47, 120 - einschluB 99 - familien 209 - flavour 33 - modell 44-50, 78-79 Quarkonium 51

Quarkonium-- Massenspektrum 100 - Resonanzen 81

R R-Verhaltnis 80-83 Rabi, I. 31 Raum- 235 - paritatsquantenzahl 121 - winkelelement 20 raumartig 37 Rechtshander 117-119 reduzierte Masse 22 Reichweite 21, 106 - einer Wechselwirkung 41 Reines, F. 113, 164 relativistische - Energie-Impulsbeziehung 9 - Kinematik 8 Resonanz 32, 53 Resonanz-- anregung 244 - kurve 244 - teilchen 244 Richter, B. 52 romantische Naturphilosophie 165 Rotation 155 Rotverschiebung 211 Rubbia, C. 27, 61,194-195 running coupling constant 107-108 Rutherford, E. 4 Rutherford-- Streuformel 63 - Streuquerschnitt 22 - Streuung 62 Rtickwarts-Lichtkegel230 Rontgen-Satellit ROSAT 237

278

S SAGE-- Experiment 141 - Kollaboration 140-141 Salam, A. 190 Salam-Weinberg-Theorie 193 Schopper, H. 203 SchrOdinger-Gleichung 88, 177 - , nichtrelativistische 97 Schwache - Kraft 30, 69 - Wechselwirkung 28, 35, 38,110-

153 Schwartzschild, M. 136 Schwarzkorperstrahlung 222 Schwerpunkts­-energie2,3, 10, 11, 14, 16 - system 1,9,10,12 Schwachungskoeffizient 20 See virtueller - Gluonen 108 - Quarks und Antiquarks 108 Sekundar-- hadronen 62 - teilchen 11 Seltsamheit 43 Sexl, R. 4 SI-Einheiten 6 Skalarprodukt 8-10 SLAC 62, 98, 195,207 SLC 3, 243 SLC-Kollisionsmaschine 208 Smirnov, A. 149 SNO-(= Sudbury Neutrino Observatory )-Schwerwasser­Detektor 146-147 SNU (= Solar Neutrino Unit) 139 SO(n)-Gruppen 181

Sommerfeld-Feinstrukturkonstante 106

Sonne 135 - , Evolutionsmodell 136 Sonnen-- daten 134 - neutrino- 131, 135-153 - - Forschung 135 - - Problem 142 - physik 135 SppS 55, 74 SPEAR 50 Speicherring -, Anlage 13 - , Kollisionsanlage II -, Kollisionsmaschine 1, 15,24 - Elektron- 13 - Elektron-Positron- 2 -pp- 194 - Proton- 13 - Proton-Proton- 3 -SPEAR98 Spektralanalyse der Hadronen 84 Spiegelungsinvarianz 116 - , Verietzung 117, 119 Spin 31 Spin-- ~-Teilchen 90 - Spin-Kopplung 96 - quantenzahl 33, 42 Spinor 183 Spiralgalaxien 238 spontane Symmetriebrechung 188-

189,208,236 Squarks 201 SSC 3 Standard-Modell - Kosmologie 133 - Quarks 80

279

- Sonne (SSM) 136, 139, 141 - - , Rechnungen 145 - UrknaIl209-221, 229 Starke - Kraft 30, 35, 70 - Wechse1wirkung 28, 33, 34, 38,

41,50,76,198 stationiires Modell 233 steady state model 233 Stefan-Boltzmann-Gesetz 219,222 Steinhardt, P. 233 Strahl 3 Strahlungs-- dominierte Ara 219-220 - korrekturen 55, 195 strange particles 42 strangeness 43 Streu-- mechanismus 20 -prozeB 17 -ung17,21 - wahrscheinlichkeit 18 -winkel 20 Stringtheorien 201,203 Struktur-- funktionen 65 - konstanten 184-185 SU(2)xU(l) 190 SU(2)-Gruppe 182-183,186-187 SU(3)-- Darstellungen 45 - -Gruppe 184 - Klassifikation der Hadronen 44 SU(3)c-- Eichsymmetrie 198 - Symmetriegruppe 197-198 SU(5)-Gruppe 202 SU(n)-Gruppe 183

Substruktur der fundamentalen Teil-chen 203

Super-- gravitation 200 - Kamiokande-- - Detektor 133,145 - - Experiment 147 - multiplette 43,45, 159 - nova-Explosion 129 - Stringtheorien 203 - symmetrie (SUSY) 200 SUSY-- Teilchen 239 - Theorie 201 Symmetrie - , diskrete iiuBere - 156 - , gebrochene 188 - , globale 166 - - , lokale 169-170 - , kontinuierliche - - , dynamische 159-164 --, Raum-Zeit-155 Symmetrie-- eigenschaften 154 - gruppe 154 - prinzipien 110 - transformation 154 - verletzung 115 Synchrotron 4 Synchrotronbeschleuniger 1

T T-Symmetrie 117,159 Target 4, 10, 17, 19 Tauon 60 Tauonneutrino-Masse 148 Teilchen - T 52-54,98 -\}ill 50-53, 97-98

280

-[2-44

-Delta42 - Fermi- 48, 49

-, fundamentale 27-40 - , seltsame 42, 46 - , virtuelle 37-38 TeiIchen-- beschleuniger 15 TeiIchen-- konzept der Materie 26 - multiplett 42-48 - zahl-- - erhaltung 164 - - symmetrien 160 - zoo 32, 41-42,126 Termschema 51, 86 TEVATRON 3,56,61 Theorie der QED 196 Theorien der groBen Vereinigung 230, 234 Theory of Everything (TOE) 204 thermonukleare Energieproduktion

130 tiefinelastische - Elektron-Nukleon-Streuung 62-69 - Lepton-Nukleon-Streuung 55,74 - Neutrino-Nukleon-Streuung 67,

69-71 - Streuprozesse 76 Ting, S. 52, 53 TOE-Theorien 215 Translation 155 Tripeljet-Ereignis 76 Tritium (T) 239 Turlay, R. 122

u U (1) x SU (2 )-Symmetriegruppe

281

197-198 U(1)-

- Gruppe 187, 197 - Transformation 161, 180

unitiire Matrix 183 Urkna1l206,221 Urknall-(Standard-)Mode1l208

V Vakuum 105,235-236 - falsches 235 -wahres 235 Vakuum-- energie 235-236 - lichtgeschwindigkeit 6 - polarisation 39, 105-107 Valenz-- Antiquarks 125 - Quarks 76, 92 van der Meer, S. 194 Vektor - Dreier- 8 - Vierer- 8, 171-172 Vektorboson 35, 41 verallgemeinerte Eichtransformatio-

nen 181-188 Vereinigung von Elektromagneti­

scher und Schwacher Kraft 193 Vertex 37-39

W W± 35,55 W-Zerfall - halbleptonischer (semileptoni-

scher) 60 - leptonischer 60 Ward,1. 190 Wasserstoffzyklus 135-137 -, pp-Reaktion 139

Wechselwirkung 21 - , Elektromagnetische 69 - , Pion-Proton- 76 - , Proton-Proton- 76 - , Schwache 69 - von Neutrinos 113 Wechselwirkungsreaktion 1, 17 Weinberg, S. 190,206 Weinberg-- Salam-Modell 190-196 - Winkel 191 Weisskopf, VF. 84-86 Wellenfunktion 21 - , antisymmetrische 49 - symmetrische 49 Weltformel 203 Weyl, H. 166-167 Wiensches Verschiebungsgesetz 221 Wilson, R. 214,229 WIMPS 239 Winkelverteilung 20,21 Wirkungsquerschnitt 17-23, 76-82,

111,136,244 - , differentieller 63 - , totaler 17 - , zweifach differentieIIer 62-70 - CYvn und CYvp 114 Wolfenstein, L. 149 Wu,C.S.118

X X-Bosonen 202,236

y Yang, Ch.N. 115-116, 118, 187 Yang-MiIIs-Theorie 188 Yukawa, H. 41

Z ZO-Eichboson 35,55, 190,243-244 Zahl der Neutrinospezies 241 zeitartig 37 Zeitumkehr-- operation (T-Transformation) 117,

156,158-159 - invarianz, Verletzung 122-123 Zentralpotential21 ZerfaIIs--kanal244 - wahrscheinlichkeit 244 Zweig, G. 45,48, 80

282

Fortsctzung von vordcrcrn Urnschlagdeckcl

Spin 3/2 - Baryonen

Baryon Valenzquarks Ladung Masse Lebensdauer Hiiufigste Zerfiille

t. uuu, uud,udd,ddd +2, +1, 0,-1 1232 0,6x I 0~23 N7t L' uus, uds, dds +1,0, -I 1385 2x 1O~23 ATC,LTC :=:+ uss, dss 0, -I 1533 7x 10~23 :;;:TC Q" sss -I 1672 0,822x 10 10 AK- ,:;;:07t 7t 0 ,-

Spin 0 - Mesonen

Meson Valenzquarks Ladung Masse Lebensdauer Hiiufigste Zerfiille

7t ud,du +1, -I 139,56995 2,603x 10' f!v"

7t0 (u~-dd)/J2 0 134,9764 8,4x 10~17 yy

K' - - +1, -I 493,677 L237IxI0~8 ~ ° ' , 7ti' uS,su f!v w 7t-7t ,7t 7t

- - K~0,893 X 10-'° 7t 7t .nunu KO,Ko ds,sd 0.0 497,672

K1 5,17 x 10' neve, nlJ.v).L' 1t1t1t

'l (uu+dd -2S5)/ 16 0 547,45 7x 10.19 IT, n°7t°7t°, 7t+ 7t ,,0

'l (u;; +dd +S5) / 13 0 957,77 3x 10~21 'l7t7t,pOy O± - - +1, -I 1869,4 1 ,057x I 0. 12 K 'andere ed,de

0°.0° - -

0,0 1864.6 0,415xI0~12 K ~ andere cu,uc

0; - -

+1, -I 1968,5 0,467x 10~" 'lP· 'l'p,fo7t eS,se

B' - -+ I. -I 5278,7 1,537x 10" K'andere ub.bu

BO.Bo - - 0,0 5279.0 1,50x 10'" lv, andere. db.bd

Spin 1 - Mesonen

Meson Valenzquarks Ladung Masse Lebensdauer Hiiufigste Zerfiille

p ud.d;;,(u;; - dd) / J2 +1, -I. 0 769.9 0,4xI0~23 7t7t

K' - - - - +1. -I. O. 0 891,6: 896,1 I x 10~23 K7t US, su, ds, sd OJ (1I;;+dd)/J2 0 781,94 7x 10~23 7t 7t 7t°,nOy

<D -

0 1019.413 20xIO·23 K'K .K:K~ ss

J/1jI -

0 3096,88 0.75 x I 0~20 Hadronen ee 0' - - -

+1, -I, 0, 0 2006,7 > 3xI0~" 07t.Oy ed.de,eu, ue y bb 0 9460,37 1.5x 10.20

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