Gauge Theory of Weak Decays

Schwache Zerfälle haben in der Vergangenheit oftmals wichtige Hinweise geliefert, um unser Wissen über die fundamentalen Wechselwirkungen zu erweitern. Insbesondere haben die Prozesse mit Hadronen, die eine Flavour-Quantenzahl tragen, entscheidend zur Entwicklung des Standardmodells der Elementarteilchenphysik beigetragen.

Es gibt nur wenige moderne Lehrbücher zum Thema „schwache Zerfälle“, die das Feld in seiner vollen Breite abdecken. Andrzej Buras füllt diese Lücke mit seinem Buch „Gauge Theory of Weak Decays“, in dem er den aktuellen Stand der Entwicklung sowie einen Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungen des Standardmodells sehr umfassend darstellt. Der Autor ist unzweifelhaft einer der führenden Wissenschaftler in diesem Gebiet, der viele der Entwicklungen in der Flavour-Physik selbst miterlebt und mitgestaltet hat. Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass das Buch das Gebiet umfassend und vollständig beschreibt, was schon allein die mehr als 1300 im Buch zitierten Originalarbeiten verdeutlichen.

Das Buch gliedert sich in vier Teile. Die ersten beiden führen das Standardmodell als Eichtheorie ein, inklusive der Flavour-Struktur, sind kompakt und konzise gehalten und im Sinne der Vollständigkeit angebracht. Im Teil drei diskutiert Buras sehr detailliert die schwachen Zerfälle in allen Aspekten. Auf der technischen Seite sind sowohl die störungstheoretischen wie auch die nichtstörungstheoretischen Methoden kompakt und sehr klar dargestellt, ohne dass die phänomenologische Seite zu kurz kommt. Insgesamt gelingt dem Autor hier eine sehr gute Mischung aus einer Beschreibung der Techniken und der Phänomenologie. Die Darstellung ist in dieser Form einzigartig und für ein Lehrbuch hervorragend geeignet.

Am Ende des dritten Teils fasst der Autor den aktuellen Stand der Flavour-Physik zusammen, indem er die derzeit beobachteten Anomalien in Zerfällen von Bottom-Hadronen – also die zurzeit beobachteten kleinen Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells – diskutiert, die dann zum vierten Teil überleiten. Darin wird das Potenzial der Flavour-Physik als Test des Standardmodells und als Möglichkeit zur Entdeckung von Physik jenseits davon diskutiert. Als Einstieg dient der sehr allgemeine Zugang mittels effektiver Theorien, bei denen spezifische Modelle im Licht der aktuellen Anomalien betrachtet werden. Dieser Teil des Buchs deckt den aktuellen Forschungsstand in bemerkenswerter Breite ab, reflektiert aber auch den spezifischen Blickwinkel des Autors auf den Stand und die weitere Entwicklung des Feldes.

Das Buch ist sicherlich keine leichte Kost, Vorkenntnisse über grundlegende Methoden der Quantenfeld­theorie sind vor allem für das Verständnis der technischen Abschnitte nützlich. Wenn man allerdings das Buch so durcharbeitet, wie der Autor das in der Einführung beschreibt, gewinnt man einen vollständigen Überblick über die Phänomenologie und die Techniken der aktuellen Quark-Flavour-Physik. In diesem Sinne ist das Buch einzigartig und richtet sich an Spezialisten bzw. an Personen, die durch die Lektüre zu solchen werden wollen. Ich selbst habe das Buch mit Freude gelesen: Es sollte bei niemanden im Bücherregal fehlen, der sich intensiver für Flavour-Physik interessiert. 

Prof. Dr. Thomas Mannel,
Universität Siegen
 

Weitere Informationen

• Verlagsseite des Buches
• Andrzej J. Buras (TUM Emeriti of Excellence)

Weitere Beiträge

• Andrzej J. Buras, Expedition to the Zeptouniverse (Physik Journal, August/September 2020, S. 32)