Relativistic Quantum Mechanics: With Applications in Condensed Matter and Atomic Physics

Relativistic Quantum Mechanics: With Applications in Condensed Matter and Atomic Physics

Von P. Strange.
Cambridge University Press, Cambridge 1998. XVI + 594 S., Paper back
ISBN 0-521-56583-9

Während die zunehmende Präzision experimenteller und theoretischer Methoden dazu geführt hat, daß die Berücksichtigung relativistischer Effekte auch in der Festkörper physik unverzichtbar geworden ist, tragen die meisten Lehrbücher der relativistischen Quantenmechanik, die sich vorwiegend an den Bedürfnissen der Elementarteilchen physik orientieren, diesem Fortschritt bisher kaum Rechnung. Wer einen Zugang hierzu sucht, muß daher oft Informationen aus einer Vielzahl von Quellen mit unterschiedlichen Konventionen, Notationen und Einheiten zusammentragen. Diese Lücke soll mit der vorliegenden Einführung geschlossen werden.

Nach einer Darstellung grundlegender Konzepte wie der speziellen Relativitäts theorie, des Drehimpulses und der Klein- Gordon-Gleichung nimmt zunächst die Behandlung der Dirac-Gleichung für einzelne Elektronen breiten Raum ein. Dabei werden Lösungen für zahlreiche Modellsysteme bis hin zum Wasserstoffatom hergeleitet und physikalische Konsequenzen wie das Klein-Paradox oder Antiteilchen diskutiert. Die zweite Hälfte des Buchs befaßt sich dann speziell mit Anwendungen in der Festkörperphysik. Dazu zählen intrinsisch relativistische Phänomene wie der Faraday- oder Kerr-Effekt ebenso wie die Verallgemeinerung von Hartree-Fock- und Dichtefunktionaltheorie, die Beschreibung von Streuprozessen und Supraleitung. Obwohl der Text auch Fragen der praktischen Implementation berührt, wird hierfür jedoch vor allem auf die umfangreiche Literaturliste verwiesen.

Trotz der großen Anzahl von Gleichungen bleibt die Darstellung flüssig und verständlich. Hierzu tragen insbesondere die pädagogisch vorteilhafte Verwendung von SI-Einheiten und die regelmäßige nichtrelativistische Grenzwertbildung bei. Erfrischend ist auch der lebhafte, den Leser mit einbeziehende Schreibstil, der immer wieder an einen Vorlesungsmitschnitt erinnert. Einen schwächeren Eindruck hinterlassen dagegen die Übungsaufgaben, die sich anfangs zu stark auf die Verifikation von Herleitungen im Text beschränken und ab der Mitte des Buchs unverständlicherweise ganz wegfallen.

Als Einführung in die relativistische Quantenmechanik kann das Buch vor allem fortgeschrittenen Studenten, die sich speziell für Anwendungen in der Atom- und Festkörperphysik interessieren, sehr empfohlen werden. Es eignet sich gleichermaßen aber auch für Wissenschaftler, die als Quereinsteiger einen fundierten Zugang zu diesem Forschungsgebiet suchen.
Dr. Arno Schindlmayr, Fritz-Haber-Institut, Berlin

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