Vom Universum zu den Elementarteilchen: Eine erste Einführung in die Kosmologie und die fundamentalen Wechselwirkungen (German Edition)

Das Buch stellt die Grundlagen der modernen Elementarteilchenphysik und Kosmologie, sowie die aktuellen offenen Fragen bis zur Stringtheorie dar. Es enthält elementare Einführungen in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, die klassische und Quanten-Feldtheorie. Die wesentlichen Aspekte dieser Konzepte und viele Phänomene werden mit Hilfe einfacher Rechnungen verstanden, wobei keine höheren mathematischen oder physikalischen Kenntnisse vorausgesetzt werden. Ebenfalls behandelt werden unter anderem der Big Bang, dunkle Materie und dunkle Energie, sowie die Funktionsweise des Beschleunigers LHC. Neu in dieser dritten Auflage ist die Beschreibung der Entdeckung des Higgs-Bosons und dessen Produktions- und Zerfallsprozesse. Das Buch dient einer Darstellung der Grundlagen der modernen Elementarteilchenphysik und Kosmologie, sowie der aktuellen offenen Fragen bis zur Stringtheorie. Es enthält elementare Einführungen in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, die klassische und Quanten-Feldtheorie. Die wesentlichen Aspekte dieser Konzepte und viele Phänomene werden mit Hilfe einfacher Rechnungen verstanden, wie z. B. die Schwerkraft als Folge der Krümmung des Raumes. Behandelt werden der Big Bang, die dunkle Materie und die dunkle Energie sowie die zur Zeit bekannten Wechselwirkungen der Elementarteilchenphysik: die Elektrodynamik, die starke und die schwache Wechselwirkung einschließlich des Higgs-Bosons. Zuletzt werden heutzutage (noch?) spekulative Theorien skizziert: Theorien der großen Vereinheitlichung der Wechselwirkungen, Supersymmetrie, die Stringtheorie und zusätzliche Dimensionen der Raum-Zeit. Dargestellt werden die Funktionsweise des Beschleunigers LHC und Experimente zur Suche nach der dunklen Materie. In dieser dritten Auflage werden die Produktions- und Zerfallsprozesse des Higgs-Bosons beschrieben und anhand von Originaldaten die gemessenen Größen erklärt, deren Analyse die Entdeckung des Higgs-Bosons ermöglichten. Es werden keine höheren mathematische oder physikalischen Kenntnisse vorausgesetzt; das Buch ist auch für Abiturienten und Studenten der ersten Semester geeignet. Der Autor Ulrich Ellwanger promovierte in Theoretischer Physik an der Universität Heidelberg. Nach Forschungsaufenthalten an der Universität Oxford, am CERN/Genf und einer Heisenberg-Professur der DFG wurde er Professor am Laboratoire de Physique Théorique der Universität Paris-Sud (Orsay). Seine Forschungsgebiete sind die Elementarteilchenphysik (Supersymmetrie, Higgs-Physik, Stringtheorie), Astroteilchenphysik (dunkle Materie) und die Kosmologie Front Matter....Pages I-XI Überblick....Pages 1-13 Die Entwicklung des Universums....Pages 15-28 Elemente der Relativitätstheorie....Pages 29-45 Die Feldtheorie....Pages 47-56 Die Elektrodynamik....Pages 57-76 Die starke Wechselwirkung....Pages 77-85 Die schwache Wechselwirkung....Pages 87-107 Die Produktion von Elementarteilchen und die Suche nach dem Higgs-Boson....Pages 109-132 Symmetrien....Pages 133-148 Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik....Pages 149-151 Quantenkorrekturen und die Renormierungsgruppengleichungen....Pages 153-162 Jenseits des Standardmodells....Pages 163-186 Anhang....Pages 187-188 Lösungen der Übungsaufgaben....Pages 189-196 Back Matter....Pages 197-202 Das Buch stellt die Grundlagen der modernen Elementarteilchenphysik und Kosmologie, sowie die aktuellen offenen Fragen bis zur Stringtheorie dar. Es enthalt elementare Einfuhrungen in die spezielle und allgemeine Relativitatstheorie, die klassische und Quanten-Feldtheorie.