Elementary Particles and Their Interactions

Elementary Particles and Their Interactions.

Von H.-K. Quang u. X.Y. Pham.
Springer-Verlag, Heidelberg 1998. XVI + 661 S., 116 Abb., 36 Tab., Hardcover,
ISBN 3-540-63667-6

Mit etwa 650 Seiten ist hier ein sehr umfangreiches Lehrbuch der Elementarteilchenphysik erschienen. Auf aktuellem Stand (bis etwa Mitte 1998; das Super-Kamiokande- Resultat über atmosphärische Neutrinos ist noch nicht enthalten) bieten die Autoren eine gelungene und nützliche Einführung in die Phänomenologie der Elementarteilchen. Im Niveau richten sie sich an Studenten, die beginnen, sich in theoretischer oder experimenteller Teilchenphysik zu spezialisieren, die aber relativistische Quantentheorie schon gehört haben. Die Dirac-Gleichung wird nicht mehr motiviert und hergeleitet, aber mit ihren Lösungen vorgestellt und diskutiert. Der darauf folgende Formalismus wird phänomenologisch präsentiert, mit Feldquantisierung, S-Matrix und Feynman-Regeln. So können bereits auf Seite 100 die ersten Zerfallsraten und Wirkungsquerschnitte ausgerechnet werden. Zum formalen Teil, der ersten Hälfte des Buches, gehören noch diskrete Symmetrien, Isospin als Einführung in unitäre Gruppen, Grundlagen des Quark modells, Eichfeldtheorien und das Standardmodell mit drei Familien von Leptonen und Quarks. Auf die Bedeutung der Renormalisierbarkeit wird früh und mehrfach hin gewiesen.

Im zweiten Teil geht es um Experimente mit zum Teil sehr detaillierter Beschreibung im Rahmen des Standardmodells: Elektron-Nukleon-Streuung, K-Mesonen-Zerfälle und CP-Verletzung, Neutrinoeigenschaften und
-oszillationen, m- und t-Zerfälle, asymptotische Freiheit der QCD und Lösungen der Renormalisierungsgruppengleichung, Zerfälle schwerer Quarks, CP-Verletzung in B-Mesonen-Zerfällen, sowie Erzeugung und Zerfall des Higgs-Bosons. Hier kann der fortgeschrittene Student, und mit Gewinn auch der an aktuellen Projekten arbeitende Experimentator, die Erwartungen des Standardmodells quantitativ nachvollziehen. Drei Beispiele zur Ausführlichkeit des Buches: Sowohl die Oszillationsgröße Dm(K ⁰) als auch die CP-verletzenden Größen e(K ⁰) und e ^"(K ⁰) werden auf dem Niveau der CKM-Matrix-Elemente des Standardmodells berechnet; Neutrino-Oszillationen werden im Vakuum als Drei-Familien-Phänomen präsentiert und in Materie ausführlich als MSW-Effekt behandelt; die Beschreibung von B-Mesonen-Zerfällen geht bis zur QCD-Renormalisierung, zu Anwendungen der Heavy Quark Effective Theory und zu den Erwartungen für CP-verletzende Asymmetrien.

Das Lehrbuch kann ich allen Bibliotheken teilchenphysikalischer Institute empfehlen und neben Experimentatoren und fortgeschrittenen Studenten auch allen Lehrenden, die die Standardmodell-Beschreibung aktueller Experimente detailliert diskutieren wollen.
Prof. Dr. Klaus R. Schubert, Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden

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