Ebook: Teilchen und Kerne - Die Welt der subatomaren Physik

Die subatomare Physik, die Kern- und Elementarteilchenphysik, ist seit ihrer Entdeckung
im Jahre 1896 eins der modernen wissenschaftlichen Forschungsgebiete. Von den Untersuchungen
der Strahlungen, die von radioaktiven Kernen ausgesendet werden bis zu den
Streuexperimenten, die auf die Existenz von Untereinheiten in den Nukleonen hinweisen,
von der Entdeckung der starken (hadronischen) Wechselwirkungen zu der Erkenntnis,
daß das Photon hadronische (starke) Merkmale besitzt und daß schwache und elektromagnetische
Kräfte eng verwandt sein können, hat die subatomare Physik die Wissenschaft
durch neue Vorstellungen und tiefere Einsichten in die Naturgesetze bereichert.
Die subatomare Physik ist keine isolierte Wissenschaft. Sie trägt zu vielen Aspekten des
Lebens bei. Die Ideen und Ergebnisse der subatomaren Physik verändern unser Bild vom
Makrokosmos. Die Vorstellungen, die in der subatomaren Physik entwickelt wurden, werden
benötigt, um die Erzeugung und die Vielfalt der Elemente sowie die Energieproduktion
in der Sonne und den Sternen zu verstehen. Die Kernkraft kann den größten Teil der
in Zukunft benötigten Energie bereitstellen. Kernwaffen beeinflussen nationale und internationale
Entscheidungen. Pionenstrahlen sind ein Werkzeug zur Krebsbehandlung geworden.
Radioindikatoren und der Mößbauer-Effekt liefern Informationen über die
Struktur und über Reaktionen im Festkörper, in der Chemie, in der Biologie, in der Metallurgie
und in der Geologie.
Die subatomare Physik sollte, weil sie so viele Bereiche beeinflußt, nicht nur Physikern,
sondern auch anderen Wissenschaftlern und Ingenieuren zugänglich sein. Der Chemiker,
der den Mößbauer-Effekt beobachtet, der Geologe, der die radioaktive Altersbestimmung
anwendet, der Arzt, der ein radioaktives Isotop injiziert oder der Ingenieur für Kerntechnik,
der ein Kernkraftwerk entwirft, muß nicht unbedingt den Isospin oder die unelastische
Elektronenstreuung verstehen. Trotzdem kann ihre Arbeit befriedigender werden
und sie können neue Zusammenhänge erkennen, wenn sie die Grundprinzipien der subatomaren
Physik verstehen. Obwohl das vorliegende Buch hauptsächlich als eine Einführung
für Physiker gedacht ist, hoffen wir doch, daß es auch für andere Wissenschaftler
und Ingenieure nützlich sein kann.
Die subatomare Physik beschäftigt sich mit allen Dingen, die kleiner als ein Atom sind. Sie
setzt sich aus der Kern- und der Elementarteilchenphysik zusammen. Diese beiden Gebiete
haben viele Begriffe und Besonderheiten gemeinsam. Deshalb behandeln wir sie zusammen
und versuchen, die gemeinsamen Ideen, Vorstellungen und die gegenwärtig noch
ungelösten Probleme zu betonen. Wir zeigen auch, wie die subatomare Physik in die
Astrophysik eingebunden ist. Das Niveau der Darstellung ist auf Studenten im letzten Semester
vor oder in den ersten Semestern nach dem Vordiplom abgestimmt, die einige
Kenntnisse vom Elektromagnetismus, von der speziellen Relativitätstheorie und von der
Quantentheorie besitzen. Viele Aspekte der subatomaren Physik können durch Analogien
erklärt werden. Ein exaktes Verständnis erfordert allerdings Gleichungen.