The Physics of Solids

Die Festkörperphysik ist ein sehr umfangreiches Teilgebiet der Physik, das üblicherweise in Form einer einführenden Vorlesung im Bachelorstudiengang und in darauf aufbauenden optionalen Modulen im Masterstudiengang gelehrt wird. Sie ist für ­einen großen Teil des Arbeitsmarktes von Physikerinnen und Physikern relevant und dementsprechend stark im Rahmen von Abschlussarbeiten und Promotionen vertreten. Darüber hinaus gehören Grundkenntnisse in Festkörperphysik auch zu den Lernzielen zahlreicher physiknaher Studiengänge. Aufgrund dieser Ausgangslage ist es eine besondere Herausforderung, ein Lehrbuch zu verfassen, das einem solch heterogenen Auditorium gerecht wird.
John Ketterson hat mit „The Physis of Solids“ ein umfangreiches und zugleich preislich attraktives Werk vorgelegt, das dieses Ziel durch einen stark modularen Aufbau anstrebt. Kapitel 1 bis 7 sind elementar und bilden die Grund­lage der sich anschließenden 42 Kapitel, in denen zwar auch die übliche Basis der Festkörperphysik entwickelt wird, vor allem aber nahezu alle denkbaren Vertiefungsthemen zur Sprache kommen. Hierbei geht der Stoff über denjenigen vieler verbreiteter Lehrbücher hinaus: Unter anderem sind Abschnitte zur Dynamik von Kristalldefekten, zu Kernspinresonanz oder zum elektronischen Transport in stark ungeordneten Medien enthalten.

Des Weiteren führt Ketterson den Formalismus zur Beschreibung schwach wechselwirkender Bose-Gase ein oder diskutiert die Laughlin-Wellenfunktion des fraktionierten Quanten-Hall-Effektes. Die Kapitel enden mit sorgfältig verfassten Literaturlisten und bilden dadurch einen guten Ausgangspunkt für vertiefende Studien. Insgesamt überwiegen mathematische Beschreibungen, während die Diskurse eher weniger induktiv von experimentellen Daten ausgehen. Zum Beispiel widmen sich 55 Seiten der Theorie zur Elektron-Elektron-Wechselwirkung, während die Intensitätsverteilungen von Röntgen­streureflexen mit ihren Struktur- und Debye-Waller-Faktoren in wenigen Zeilen relativ qualitativ abgehandelt werden. Vermisst habe ich in diesem Zusammenhang auch die Algorithmen zur Bestimmung der Kristallstruktur aus den Bragg-Winkeln eines Röntgen­beugungsexperiments.
Die eierlegende Wollmilchsau unter den Festkörperphysik-Lehrbüchern ist das Werk somit nicht geworden. Zur Unterstützung einer fortgeschrittenen Vorlesung ist es durchaus erwägenswert, wohingegen ich das Buch eher nicht als Hauptreferenz einer einführenden Veranstaltung empfehlen würde, da es nur zum Teil auf die typischen Bedürfnisse sowie Verständnis­hürden von Festkörperphysik-Neulingen eingeht, und einige Themen weitere Quellen erfordern. Dieses Buch empfiehlt sich vielmehr vor allem für fortgeschrittene Studierende und Forscherinnen und Forscher mit bereits belastbaren Grundkenntnissen in Festkörperphysik, die an diesem Gebiet in seiner ganzen Vielfalt interessiert sind oder eine erste weiterführende Informationsquelle suchen.

Thomas Heinzel