Elementarteilchenphysik - Desy

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viii INHALTSVERZEICHNIS C. Berger “Teilchenphysik” Verlag: Springer 2001, 2. Auflage brandneu. Mein Kommentar: Sehr schönes Buch, ein etwas anderer Zugang als in Hamburg üblich. Ferner (nicht als alleinige Literatur geeignet): K. Bethge + U.E. Schröder “Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen” Verlag: Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt, 2. überarbeitete Auflage 1991 B. Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche “Teilchen und Kerne” Verlag Springer, 5. Auflage 1999, eher Denkweise der Kernphysik I.S. Hughes “Elementary Particles” Verlag: Cambridge University Press, 3. Auflage 1991 Mein Kommentar: Viel ausführlicher als Lohrmann, enthalten vieles, was man braucht. Starke Betonung des hadronischen Sektors. Weiterführende Literatur (theoretisch) F. Halzen, A.D. Martin Quarks & Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics John Wiley & Sons O. Nachtmann <strong>Elementarteilchenphysik</strong>; Phänomene und Konzepte F. Vieweg & Sohn Spezielle Bücher für apparative Kapitel R. Fernow Introduction to experimental particle physics Cambridge University Press K. Kleinknecht Detektoren für Teilchenstrahlung Teubner Studienbücher W.R. Leo Particle Physics Experiments Springer Verlag 1987
Kapitel 1 Einführung Die <strong>Elementarteilchenphysik</strong> beschäftigt sich – wie der Name sagt– mit den “elementaren” oder auch fundamentalen Bausteinen der Natur. Allgemein versteht man darunter Teilchen, die nicht weiter zusammengesetzt sind. Im Laufe der Zeit hat sich mit verbesserten Experimenten der Begriff und seine Anwendung geändert. Im 19. Jahrhundert während der Entwicklung des periodischen Systems der Elemente, hielt man die Atome sicher für die fundamentalen Teilchen, später ihre Bausteine. Die ersten fundamentalen Teilchen, die entdeckt wurden, und die wir heute immer noch als solche akzeptieren, waren das Elektron und das Photon. Die anderen Teilchen, die das Atom bilden, Protonen und Neutronen im Atomkern, sind nicht elementar. Sie bestehen heutiger Kenntnis nach aus Quarks. Ob Quarks weiter teilbar sind oder nicht, weiss man nicht. Man weiss, daß sie Ausdehnungen weniger als 10 −18 m haben, wie alle heute bekannten Elementarteilchen. Die Suche nach Substruktur geht weiter. Wie geht man in der Teilchenphysik vor, um Erkenntnisse zu gewinnen? Das ist eine schwierige Sache, weil man viele der Teilchen mit herkömmlichen Methoden gar nicht “sehen” kann. Man muß Geräte bauen, die einem Information liefern: das sind heute (noch) zumeist Beschleuniger und Speicherringe, in denen man durch Kollisionen bei den höchsten erreichbaren Energien versucht, die Struktur der Teilchen zu verstehen. Hand in Hand damit geht ein Verständnis der Kräfte, die zwischen den Teilchen wirken. In der Teilchenphysik pflegt man nicht von Kräften zu sprechen, sondern von Wechselwirkungen. Es ist aber dasselbe gemeint. Der Ausdruck “Wechselwirkung” wird bevorzugt, weil er sich z.B. leichter auf Zerfälle anwenden läßt: man sagt, ein Teilchen zerfällt über die schwache Wechselwirkung. Die Wechselwirkungen, die in der Teilchenphysik wichtig sind, sind: • Elektromagnetische Wechselwirkung • Schwache Wechselwirkung • Starke Wechselwirkung Es gibt eine weitere Wechselwirkung, die Gravitationswechselwirkung. Diese ist jedoch in der Praxis der Teilchenphysik so klein, daß man sie vernachlässigen kann. Vermutlich ist sie aber prinzipiell sehr wichtig: heutzutage ist man der Meinung, daß man die Masse der Teilchen nur verstehen kann, falls man die Gravitation in die Beschreibung der Wechselwirkungen einbezieht (Superstringtheorie, Supergravitation). Eine erstaunliche Tatsache ist eben angeklungen: man hat trotz vieler Jahrzehnte Experimentieren und theoretischer Untersuchungen kein Verständnis der Masse der Elementarteilchen.
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Seite 15 und 16: 1.2 Wechselwirkungen und Feynman-Di
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Seite 23 und 24: 2.1 Spezielle Relativitätstheorie
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Seite 53 und 54: 3.2 Strahloptik und Betatronschwing
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3.4 Synchrotronstrahlung 51 wobei E
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3.5 Teilchenquellen und Vorbeschleu
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3.6 Kosmische Beschleuniger 55 und
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3.7 Einige Beschleunigeranlagen 57
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Kapitel 4 Erhaltungssätze und Symm
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4.1 Symmetrieeigenschaften 61 4.1.1
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4.2 Drehimpuls 63 Der Operator enth
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4.2 Drehimpuls 65 Mit diesen Bezieh
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4.2 Drehimpuls 67 1/2×1/2 1 +1 1 0
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4.2 Drehimpuls 69 Bosonen-Systeme:
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4.3 Isospin und Flavour-Symmetrien
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4.5 Parität 79 Abbildung 4.5: a) S
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4.5 Parität 81 Diese theoretische
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4.6 Paritätsverletzung in der schw
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4.7 Ladungskonjugation 85 Die Neutr
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4.7 Ladungskonjugation 87 4.7.3 Ver
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4.8 CP -Eigenzustände und die neut
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4.10 Zeitumkehr 93 Abbildung 4.9: A
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4.11 Das CP T -Theorem 95 Über die
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Kapitel 5 Teilchennachweis und Dete
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5.1 Wechselwirkung von Teilchen mit
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5.2 Spurdetektoren für geladene Te
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5.3 Kalorimeter 115 von jeweils etw
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5.3 Kalorimeter 117 Eine Computersi
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5.3 Kalorimeter 119 Abbildung 5.21:
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