Chaos in Atomic Physics
Blümel, Reinhardt
Chaos in Atomic Physics
Von R. Blümel u. W. P. Reinhardt.
Cambridge Monographs on Atomic, Molecular and Chemical Physics, 10, Cambridge University Press, Cambridge 1997. XV + 326 S., hardback,
ISBN 0-521-45502-2
Mit der Einführung neuer Ideen und Konzepte der Chaostheorie zur Beschreibung atomarer Systeme ist die Atomphysik seit Mitte der achtziger Jahre um ein äußerst aktives und sich schnell vergrößerndes Forschungsgebiet bereichert worden. Dem trägt das vorliegende Buch Rechnung, mit dem die Autoren zum ersten Mal eine kohärente und umfassende Darstellung dieses jungen Zweiges der Atomphysik anstreben.
Das Buch ist in zwei Hauptteile gegliedert. Der erste Teil dient einer recht ausführlichen Einführung allgemeiner Grundbegriffe und Methoden der Chaostheorie und des Quantenchaos. Er umfaßt unter anderem die Erklärung einschlägiger Standardbegriffe wie chaotische Abbildungen, Fraktale, symbolische Dynamik, Chaos in Hamiltonschen Systemen, Zufallsmatrixtheorie und die semiklassische Spurformel. Im zweiten Teil des Buches erfolgt dann die Anwendung auf atomare und molekulare Systeme anhand von ausgewählten Beispielen. Stellvertretend für getriebene (zeitabhängige) Systeme werden der gekickte Rotator, mikrowellengetriebene Elektronen an Oberflächen sowie das Wasserstoffatom in starken Mikrowellenfeldern präsentiert. Chaos in zeitunabhängigen atomaren Systemen wird zunächst anhand der Streuung mit CsI-Molekülen dargestellt. Dadurch wird auch das Feld der klassischen und quantenmechanischen chaotischen Streuung abgedeckt. Anschließend wird das Heliumatom ausführlich behandelt. Letzteres ist als fundamentales atomares Drei-Körper-Problem nicht-integrabel und somit ein prädestiniertes Objekt für Quantenchaos. Zu bemängeln ist, daß das Wasserstoffatom im starken Magnetfeld nur am Rande behandelt wird, obwohl es gewissermaßen das Paradebeispiel eines chaotischen atomaren Systems darstellt.
Durch den ausführlichen Einführungsteil bietet das Werk zum einen dem interessierten Laien einen guten Einstieg in das interdisziplinäre Fachgebiet. Das Buch führt an aktuelle Fragestellungen heran und schließt mit einem ausführlichen Ausblick auf offene Probleme. Zum anderen stößt der Insider auf viele interessante Details und findet eigentlich Bekanntes unter neuen Aspekten aufgearbeitet. Zu erwähnen ist auch die umfangreiche, sorgfältige Bibliographie.
Das Buch ist in einem erfrischenden Stil geschrieben, der zum Weiterlesen motiviert. Den Autoren ist die Symbiose aus mathematisch präziser Darstellung der formalen Sachverhalte und deren Illustration anhand von vielen Beispielen sehr gut gelungen.
K. Richter, Dresden
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