Als im August 1845, so berichtet die Anekdote, Friedrich Wilhelm IV. , König von Preußen, die neuerrichtete Sternwarte der Universität in Bonn besuchte und den Astronomen mit den Worten begrüßte: "Na, Argelander, was gibt es Neues am Himmel?", erhielt er zur Antwort: "Kennen Majestät schon das Alte?" Die kleine Geschichte beleuchtet ein Dilemma, dem zu allen Zeiten Lernende und Lehrende gleichermaßen gegenüberstehen. Es ist deshalb die Hauptaufgabe eines einführenden Lehrbuchs, das Alte im Hinblick auf das Neue zu vermitteln. Die Zielsetzung des vorliegenden Studienbuches ist es daher, eine Übersicht über die et-ablierten Erscheinungen und Beschreibungskonzepte zu geben und die moderneren Perspektiven erkennbar werden zu lassen. Das Buch befaßt sich weder mit experimen tellen noch mit theoretischen Techniken. Der Text beginnt zur Einführung mit der klassischen Behandlung elastischer Streuung an hand der Rutherford-Streuung. Streuprobleme werden dann im Kapitel 4 ausführlicher besprochen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für Kapitel 5 über Kernkräfte und Kapitel 7 über Kernreaktio nen. In den Kapiteln 2 und 3 werden dazwischen die wichtigsten Grundzustandseigen schaften der Kerne und die Bedingungen des radioaktiven Zerfalls behandelt. Die Erscheinungen des ß-Zerfalls werden als Übergang zur Physik der Elementarteilchen im letzten Kapitel dargestellt. Entsprechend der Zielsetzung des Buches wurden Gegenstände wie etwa der Durchgang ionisierender Strahlung durch Materie nicht besprochen. Sie sind zwar in der Kernphysik technisch sehr wichtig, gehören aber der Problemstellung nach in die Atom- und Festkörperphysik. In der ergänzten und korrigierten 5.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.- 1.1 Was ist Gegenstand der Kernphysik.- 1.2 Die Entdeckung des Atomkerns.- 1.3 Einfache Streuprobleme.- 2 Eigenschaften stabiler Kerne.- 2.1 Kernradien.- 2.2 Kernmassen, Kernbausteine und Bindungsenergien.- 2.3 Der Kern als Fermi-Gas, Zustandsdichte im Phasenraum.- 2.4 Tröpfchenmodell, Grenzen der Stabilität.- 2.5 Spin und Parität.- 2.6 Magnetische und elektrische Momente.- 3 Zerfall instabiler Kerne.- 3.1 Zerfallsgesetz.- 3.2 Natürliche Radioaktivität, Datierungsmethoden.- 3.3 Alpha-Zerfall, Transmission durch Potentialbarrieren.- 3.4 Kernspaltung.- 3.5 Elektromagnetische Übergänge.- 3.6 Innere Konversion.- 3.7 Kernresonanzabsorption (Mößbauer-Effekt).- 3.8 Kernspektroskopie an instabilen Kernen.- 4 Elastische Streuung.- 4.1 Problemstellung.- 4.2 Stationäre Behandlung der elastischen Streuung.- 4.3 Partialwellen-Zerlegung.- 4.4 Ein einfaches Beispiel.- 4.5 Streulänge, effektive Reichweite.- 4.6 Die Bornsche Näherung.- 4.7 Elastische Streuung schwerer Projektile.- 5 Kernkräfte und starke Wechselwirkung.- 5.1 Eigenschaften des Deuterons.- 5.2 Nukleon-Nukleon-Streuung, Spinabhängigkeit der Kernkräfte.- 5.3 Ladungsunabhängigkeit der Kernkräfte, Isospinformalismus.- 5.4 Der Isospin von Kernen, Allgemeines über Erhaltungsgrößen.- 5.5 Struktur der Kernkräfte.- 5.6 Quarks und starke Wechselwirkung.- 6 Kernmodelle.- 6.1 Einteilchenzustände im mittleren Kernpotential.- 6.2 Einfache Vorhersagen des Schalenmodells.- 6.3 Zustände im deformierten Potential.- 6.4 Kopplung mehrerer Nukleonen.- 6.5 Restwechselwirkungen, Paarungskräfte und Quasiteilchen.- 6.6 Kollektive Anregungen.- 6.7 Weiteres zu kollektiven Anregungen: Coulomb-Anregung, Hochspin-Zustände, Riesenresonanzen.- 7 Kernreaktionen.- 7.1 Übersicht über die Reaktionsmechanismen.- 7.2Energie Verhältnisse, Kinematik.- 7.3 Phasenraumbetrachtungen, Reziprozitätssatz.- 7.4 Resonanzen.- 7.5 Compound-Kern-Reaktionen.- 7.6 Das optische Modell.- 7.7 Direkte Reaktionen.- 7.8 Kernreaktionen mit schweren Ionen.- 7.9 Energiegewinnung durch Kernreaktionen.- 8 ?-Zerfall und schwache Wechselwirkung.- 8.1 Natur des Zerfallsprozesses, Neutrinoexperimente.- 8.2 Energie Verhältnisse und Zerfallstypen.- 8.3 Form des Spektrums, Übergangswahrscheinlichkeiten.- 8.4 Zur theoretischen Beschreibung des Zerfallsprozesses.- 8.5 Kernmatrixelemente, Kopplungskonstanten.- 8.6 Helizitätsexperimente.- 8.7 Die elektroschwache Wechselwirkung, das Standard-Modell.- Einheiten, Konstanten, Umrechnungsfaktoren und Formeln für kernphysikalische Rechnungen.- Literaturhinweise auf Lehrbücher und Standardwerke.
