Elementare Teilchen

Grundthema ist die Suche nach den letzten Bausteinen der Materie mit den Mitteln der Physik. Die bahnbrechenden Funde, die dabei seit Beginn des 20. Jahrhunderts gemacht werden konnten, zeigten die Grenzen der Klassischen Physik und zwangen zu neuen physikalischen Begriffsbildungen. Die nun einsetzende Moderne Physik hat sich mit ihrem schrittweise entstehenden neuen Bild von der Welt in wissenschaftlicher, philosophischer, technologischer, militärischer, politischer, gesellschaftlicher Hinsicht schon aufs deutlichste ausgewirkt, doch ist die Entwicklung noch keineswegs abgeschlossen.Die folgenden 15 Kapitel sollen verständlich machen, wie das physikalische Weltbild heute aussieht und, vor allem, warum es so und nicht anders entstanden ist: von der Entdeckung der Radioaktivität bis zum Standard-Modell der Elementarteilchenphysik, im ständigen Wechselspiel zwischen etablierten theoretischen Modellen, bestätigenden oder widersprechenden experimentellen Befunden, zunächst umstrittenen neuen Begriffsbildungen, verbesserten Experimenten und so weiter.Gerade wegen der oft befremdlichen Neuartigkeit der gewonnenen Erkenntnisse und ihrer grundlegenden Bedeutung wird eine nachvollziehende Art der Darstellung angestrebt, ohne jedoch in der Historie zu versinken.In der Annahme, dass die Schwierigkeiten von heute häufig den Widerständen ähneln, mit denen seinerzeit die Entdecker der neuen Konzepte, bei sich selber und in der Fachwelt, zu kämpfen hatten, wird hier stärker als in anderen Lehrbüchern der Prozess der Herausbildung der Neuerungen verarbeitet.Zum Glück lassen sich hier (besser als vielleicht anderswo in der modernen Physik) die derzeit gültigen Erkenntnisse gut im Kontext ihrer schrittweisen Erarbeitung darstellen und verstehen.Welchen besonderen Nutzen hat das Buch fuer den Leser?(aus Kap. 0.2):Ziel ist, auf diese Weise ein profunderes physikalisches Verständnis für die schwierigen Befunde und Begriffe zu fördern, die für die Erforschung des Mikrokosmos erarbeitet werden mussten. Obgleich sie nicht selten revolutionär anmuteten, sind sie heute auch aus der angewandten Physik oder sogar dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Damit kann diese Darstellung auch eine lehrreiche Schule sein im Hinblick auf das Verstehen der Physik als einer dynamischen Naturwissenschaft, auch heute in ständiger Weiter-Entwicklung begriffen.

Die Suche nach den letzten Bausteinen der Materie mit den Mitteln der Physik führten seit Beginn des 20. Jahrhunderts zu bahnbrechenden Funden. Diese zeigten die Grenzen der klassischen Physik auf und zwangen zu neuen physikalischen Begriffsbildungen. Die moderne Physik hat sich mit ihrem schrittweise entstehenden neuen Bild von der Welt in wissenschaftlicher, philosophischer, technologischer, militärischer, politischer, gesellschaftlicher Hinsicht schon aufs deutlichste ausgewirkt – doch diese Entwicklung ist noch keineswegs abgeschlossen.

Zur Einführung: Atome, und die zwei ersten wirklichen Elementarteilchen.- Radioaktive Strahlen und der Weg ins Innere der Atome.- Entdeckung des Atomkerns.- Masse und Bindungsenergie der Kerne, Entdeckung von Proton und Neutron.- Stoßprozesse quantenmechanisch.- Physik der Radioaktiven Strahlen.- Struktur der Kerne: Spin, Parität, Momente, Anregungsformen, Modelle.- Nukleare Energie, Entwicklung der Sterne, Entstehung der Elemente.- Photon und Elektron – was Elementarteilchen sind und wie sie wechselwirken: Die Quantenelektrodynamik.- Das Elektron als Fermion und Lepton.- Teilchenzoo der Hadronen.- Schwache Wechselwirkung und gebrochene Symmetrien.- Quarks, Gluonen, Starke Wechselwirkung.- Standard-Modell der Elementarteilchenphysik.- Zwölf wesentliche Ergebnisse der Elementarteilchenphysik.