Elementare Teilchenphysik

I Wozu immer größere Teilchenbeschleuniger?.- 1 Ein empirisches Exponentialgesetz für Beschleuniger.- 2 Auf den Impulsübertrag kommt es an!.- 3 Masse aus Energie.- 4 Der Wirkungsquerschnitt als Maß aller Dinge.- Veranschaulichung des Begriffes "Wirkungsquerschnitt".- Allgemeine Definition des Wirkungsquerschnitts.- Differentielle Querschnitte.- 5 Die Luminosität als Gütesiegel für Speicherring-Kollisionsmaschinen.- II Das Standardmodell der Teilchenphysik.- 1 Die fundamentalen Teilchen und ihre Wechselwirkungen - ein Überblick.- 2 Die Geschichte der Quarks.- Der Teilchenzoo der Hadronen.- Mysteriöse Ordnungsschemata der Hadronen.- Die Geburt des Quarkmodells.- "Farbe" überwindet Schwierigkeiten.- "Quarkonia" und zwei schwere Quarks; Hadronen mit "Charm" und "Beauty".- Top, die Wette gilt: Quarks im Sechserpack.- 3 Die Quarks sind keine mathematische Fiktion: einige "Existenzbeweise".- Tiefinelastische Lepton-Nukleon-Streuung - Es leben Rutherford und die Neutrinos!.- Jets, Jets, Jets.- Vergleich von Wirkungsquerschnitten.- Proton-Proton- und Pion-Proton-Wechselwirkung.- Leptonen- und Hadronenerzeugung durch Elektron-Positron-Vernichtung.- 4 Atomphysik bei höchsten Energien 84 Wie sich die Bilder gleichen! Die drei Ebenen der Spektroskopie 84 Quantenzahlen zur Wiederholung.- jj-Kopplung.- LS-Kopplung.- Quarkatome und Hadronenspektren.- Positronium und Quarkonia.- Das Positron-Elektron-Atom Positronium.- Quarkonia: Charmonium und Bottomonium.- 5 Quantenchromodynamik (QCD), die Theorie der Starken Wechselwirkung.- Rote, grüne und blaue Quarks.- Farbkleber.- Vakuum ist nicht Vakuum oder "laufende" Kopplungskonstanten.- Asymptotische Freiheit und warum es keine freien Quarks gibt.- 6 Die Extravaganzen der Schwachen Wechselwirkung.- Wie schwach ist die Schwache Wechselwirkung?.- Symmetrieverletzungen am laufenden Band.- Die Natur unterscheidet zwischen rechts und links.- Das seltsamste Duo im Teilchenzoo: das neutrale K-Meson K0 und sein Antipartner $${\overline {\text{K}} ^0}$$.- Die Natur unterscheidet zwischen Materie und Antimaterie.- K0 - $${\overline {\text{K}} ^0}$$ ° -Mischung - eine quantenmechanische Spielwiese.- Pinguine im Teilchenzoo.- Was ist los mit den Neutrinos?.- Haben Neutrinos eine Masse ?.- Probleme mit den Sonnenneutrinos.- Neutrinooszillationen.- III Symmetrien in der Teilchenphysik und die "Weltformel".- 1 Eine Klassifikation.- Kontinuierliche (äußere) Raum-Zeit-Symmetrien.- Diskrete äußere Symmetrien.- Raumspiegelung und Parität.- Ladungskonjugation 15.- Zeitumkehr und CPT-Theorem.- Kontinuierliche (innere) dynamische Symmetrien.- Die Erhaltung der elektrischen Ladung.- Die Erhaltung der Baryonenzahl.- Die Erhaltung der Leptonenzahl.- 2 Eichinvarianz und Elektromagnetisches Feld.- Worüber sich Naturwissenschaftler seit jeher den Kopf zerbrochen haben.- Die Lorentzinvarianz der Maxwellschen Gleichungen.- Die kovariante Form der Maxwellschen Gleichungen.- Eichinvarianz der Klassischen Elektrodynamik.- Globale und lokale Symmetrien.- Lokale Eichinvarianz.- Warum das Photon keine Masse hat.- 3 Unter dem Geleit der Eichsymmetrie auf dem (steinigen) Weg zur "großen Vereinigung" aller fundamentalen Naturkräfte.- Gruppentheorie als Wegzehrung.- Verallgemeinerte Eichtransformationen.- Aller Anfang ist schwer.- Der große Durchbruch: Vereinigung der Elektromagnetischen und der Schwachen Kraft.- Der Higgs-Mechanismus.- Das Weinherg-Salam-Modell (WSM) 190 Die experimentelle Überprüfung des Weinberg Salam-Modells.- Eichtheorie der Farben und die Starke Kraft.- Die "große Vereinigung".- IV Teilchenphysik und Kosmologie.- 1 Die Symbiose zweier Naturwissenschaften.- 2 Das Standard-Urknallmodell der Kosmologie.- Fakten und Annahmen.- Unveränderlichkeit der physikalischen Gesetze.- Homogenität und Isotropie des Weltalls; das kosmologische Prinzip.- Das Weltall expandiert.- Dynamik des expandierenden Universums.- 3 Entwicklungsgeschichte des frühen Universums.- 4 Probleme mit dem Standardmodell.- Das Horizontproblem.- Das Flachheitsproblem.- Das inflationäre Universum.- 5 Das Problem der dunklen Materie.- 6 Urknall-Nukleosynthese und die Zahl der Generationen der fundamentalen Teilchen (Leptonen und Quarks).- Rück- und Ausblick.- Weiterführende Literatur.- Namen- und Sachwortverzeichnis.