Atomic and molecular physics Books

Book SynopsisThe reader will find in this collection a clear exposition of the method of the Screen Constant by Nuclear Charge Unit which can be applied in a simple and immediate way to many fields of Physics in relation to atomic spectroscopy.Table of ContentsForeword xi Preface xv Introduction xix Part 1 1 Chapter 1. Different Photoionization Processes, Rydberg Series 3 1.1. Photoionization processes 3 1.2. Rydberg Series 10 Chapter 2. Experimental and Theoretical Methods of Photoionization 21 2.1. Experimental methods 21 2.2. Theoretical methods 22 2.3. Absolute photoionization cross-section 24 2.4. Analysis of resonance energies and quantum defect 28 Chapter 3. General Formalism of the Screening Constant by Unit Nuclear Charge Method Applied to Photoionization 33 3.1. Genesis of the screening constant by unit nuclear charge method 33 3.2. Expression of the total energy of three-electron atomic systems 43 3.3. General expressions of the resonance energies and widths of Rydberg series of multi-electron atomic systems 48 Part 2. Applications in the Calculations of Energies and Natural Widths of the Resonance States ofMulti-Electron Atomic Systems 55 Introduction to Part 2 57 Chapter 4. Application to the Calculation of Energies of Two-electron Atomic Systems (Helium-like Systems) 59 4.1. Energy of the ground state of helium-like systems 59 4.2. Energy of the excited states, 1sns 1,3Se, of helium-like systems 61 4.3. Energy of the doubly excited symmetric states, ns2 and np2, of helium-like systems 65 4.4. Calculation of the resonance energies and natural widths of the Rydberg series, 2 (1,0)n1Se, of the helium atom 67 4.5. Effect of the nucleus on the accuracy of semi-empirical calculations 71 4.6. Resonance energy of the Rydberg series, 2 (1,0)n1,3P°and 2 (1,0)n−P°, of the Li+ helium-like ion 72 4.7. Resonance energies of the Rydberg series,1,3Se, of the Li+ helium-like ion converging toward the excitation threshold, n = 2 78 4.8. Calculation of the energies of the Rydberg states,3 (1,1)n 1P0, of helium-like systems 80 4.9. Physical interpretation of the angular-correlation quantum number, K 82 Chapter 5. Calculating the energies of Three-electron Atomic Systems (Lithium-like Systems) 117 5.1. Energy of the ground state of lithium-like systems 117 5.2. Energy of the doubly excited states, ls2snl 2L, of lithium-like systems 119 5.3. Energy of the doubly excited states, ls2sns 2S, of lithium-like systems 123 5.4. Energy of the single excitation states, 1s2nl 2L„Ãn(1 ≤ƒnl ≤ƒn3), of lithium-like systems 132 Chapter 6. Application in the Resonant Photoionization of Atomic Systems of Atomic Numbers Z = 4–12 149 6.1. Resonance energies of the Rydberg series, (2pns 1P°) and (2pnd 1P°), of beryllium 149 6.2. Resonance energies of the excited states, 1s2p4 2,4L, of five-electron atomic systems (boron-like systems) 153 6.3. Energies and widths of the Rydberg series, 2pns 1,3P°and 2pnd 1.3P°, of the beryllium-like B+ ion 164 6.4. Energies and widths of the Rydberg series, 2pnl 1,3P°, of beryllium-like ions C2+, N3+. ….. and Ar14+ 181 6.5. Resonance energies of the Rydberg series, 2s22p4 (1D2)ns, nd, 2s22p4 (1S0)ns, nd and 2s2p5 (3P2)np, of the Ne+ ion 206 6.6. Energies of the Rydberg series, 2s22p2 (1D)nd (2L), 2s22p2 (1S)nd (2L), 2s2p3(5S0)np (4P) and 2s22p3 (3D)np, of the F2+ ion 222 6.7. Energies and widths of the Rydberg series, 3pns 1.3P, 3pnd 1.3P and 3pnd 3D, of magnesium (Mg) 230 6.8. Energies and widths of several resonance states resulting from the photoexcitation 1s →2p of the N3+ and N4+ ions 245 Chapter 7. Resonant Photoionization of Sulfur (S) and Ar+, Se+, Se2+ and Kr+ Ions 255 7.1. Photoionization of sulfur 255 7.2. Photoionization of the krypton ion (Kr+) 264 7.3. Photoionization of the Argon ion (Ar+) 270 7.4. Resonant photoionization of the selenium ions, Se+, Se2+ and Se3+ 283 Conclusion 319 Appendices 325 Appendix 1. Detailed Calculation of the Screening Constant by Unit Nuclear Charge Relative to the Ground State of Two-electron Atomic Systems 327 Appendix 2. Formalism of Slater’s Atomic Orbital Theory 335 Appendix 3. Modified Formalism of the Atomic Orbital Theory 341 Bibliography 353 Index 371

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Book SynopsisThis book offers a complete panorama of the pressurized water reactor industry, beginning from its origin in the USA and the realization of nuclear engines for naval propulsion, to its most recent developments in the field of civil energy production, particularly in France with the 56 reactors of the multinational electric utility company, Electricité de France (EDF). This comprehensive two-volume masterwork features detailed descriptions of all the crucial components driving a pressurized water nuclear reactor. Volume 1 deals with the main components, such as the main primary circuit, the reactor core, and the steam generators. Volume 2 covers the secondary circuit and the cold source, including components such as the turbine, condenser, alternator, transformers and power supply. Written by Serge Marguet, a leading specialist in reactor physics and author of several books on the subject, this book draws on his experience of more than 35 years in research and development at EDF, a global leader in civil nuclear energy. Featuring a richly illustrated, full-color iconography, as well as a detailed index and bibliography, The Technology of Pressurized Water Reactors is an indispensable work for seasoned nuclear energy professionals, as well as inquisitive newcomers to the field.Table of ContentsHistory of the pressurized water reactor type.- The nuclear island.- The primary circuit.- The vessel and its internals.- Reactor core and fuel.- The secondary circuit.- The main circuits.- The turbine-generator unit and electricity production.- Towards the pressurized water reactors of the 21st century.

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Book SynopsisThis book is based on the lectures given at the “Euroschool on Exotic Beams” and collects contributions which address topics from the traditional core of the field of exotic nuclei like nuclear structure far from stability, discussing recent theoretical developments and state-of-the-art experimental methods. It provides also new perspectives in nuclear astrophysics and in applied areas such as gamma-ray emission imaging. The contributions are written with a pedagogical approach and carefully edited in order to provide the readership with a clear and fluent reading. The book is intended for PhD students and young researchers who are approaching the new research lines in nuclear physics with exotic nuclei. Only basics concepts on quantum mechanics and nuclear physics are requested to follow and master the covered arguments.Table of ContentsChapter 1: Nuclear structure at the limits of stability. The theory view.Authors: Frederic Nowacki and Alfredo Poves Introduction The Shell Model as Unified View of Nuclear Structure; A primer Shell Evolution and Correlations N=40: from 68Ni to 80Zr N=50: from 78Ni to 100Sn Islands of inversion and their mergings Conclusions Chapter 2: Low-energy Coulomb excitation and nuclear deformation Author: Magda ZielinskaAbstract: Coulomb excitation is one of the rare methods available to obtain information on static electromagnetic moments of short-lived exited nuclear states. In the scattering of two nuclei, the electromagnetic field that acts between them causes their excitation. The process selectively populates low-lying collective states and is therefore ideally suited to study nuclear collectivity. While these experiments used to be restricted to stable isotopes, the advent of new facilities, providing intense beams of short-lived radioactive species has opened the possibility to apply this powerful technique to a much wider range of nuclei. In this chapter, we will discuss observables that can be measured in a Coulomb-excitation experiment, and their relation to nuclear structure parameters and, in particular, nuclear shape. Selected examples of recent low-energy Coulomb excitation studies will be presented to illustrate the potential of this technique to investigate phenomena such as shape coexistence and octupole collectivity.Introduction Semiclassical approximation of low-energy Coulomb excitation Nuclear deformation and quadrupole sum rules Reorientation effect Relative signs of electromagnetic matrix elements Experimental considerations Beam and target requirements Particle detectors for stable and radioactive beam experiments Normalization of experimental Coulomb-excitation cross sections Recent results Shape coexistence Octupole collectivity Summary and outlookChapter 3: Ab Initio Approaches to Nuclear Structure Author: Robert Roth Abstract: I will present an overview of modern ab initio approaches to nuclear structure, focusing on basis expansion methods, such as the no-core shell model. Starting from interactions derived within chiral effective field theory, the individual stages on an ab initio calculation will be discussed, starting from a pre-processing stage based on the similarity renormalization group, followed by the solution of the many-body Schrödinger equation in a finite model space, and completed by a post-processing stage including the quantification of theory uncertainties using Bayesian methods. I will put particular emphasis on the recent advances in the context of hybrid methods that use another many-body scheme, such as many-body perturbation theory or the in-medium similarity renormalization group to accelerate the convergence of the no-core shell model. In order to demonstrate the potential and the perspectives of such ab initio approaches, I will highlight several recent applications. Introduction Nuclear Hamiltonian Pre-Processing: Similarity Renormalization Group Many-Body Solution: No-Core Shell Model Hybrid Methods: In-Medium No-Core Shell Model Post-Processing: Theory Uncertainties Recent Applications Conclusion & Outlook Chapter 4: Nuclear data and experiments for astrophysics Authors: Stephan Goriely and Anu Kankainen Abstract: Nuclear astrophysics aims to understand the origin of elements and the role of astrophysical processes in astrophysical events. Nuclear reactions and reaction rates depend strongly on nuclear properties and on the astrophysical environment. Nuclear inputs for stellar reaction rates involve a variety of nuclear properties, theoretical models and experimental data. Experiments providing data for nuclear astrophysics range from stable ion beam direct measurements to radioactive beam experiments employing inverse kinematics or indirect methods. Many properties relevant for astrophysical calculations, such as nuclear masses and beta decays, have also been intensively studied. This contribution shortly introduces selected astrophysical processes, discusses the related nuclear data needs and gives examples of recent experimental efforts in the field. Introduction: Origin of elements and astrophysical processes Nuclear reactions of astrophysical interest Data needed for various nucleosynthesis processes Experiments for nuclear astrophysics Nuclear reactions Nuclear properties (focus on masses and beta-decay studies) Summary and Outlook Chapter 5: State-of-the-art gamma-ray spectrometers for in-beam measurements Authors: Caterina Michelagnoli and Francesco Recchia Abstract: The nuclear structure of nuclei in different regions of the nuclear chart is a still unresolved puzzle for nuclear theory. The quest for a comprehensive understanding of the structure of all nuclei as well as for precise observables important for nuclear astrophysics needs precise observables. Those have been obtained in the last decades by using the resolution and efficiency of arrays of HPGe detectors. In those Notes a review of the main spectroscopy techniques will be reported. After an historical overview of the main spectrometers that contributed to our nowadays knowledge in nuclear structure, the principles of advanced gamma-ray tracking will be described. The setup and functioning of array based on this technique will be thus reported and some first results introduced.Introduction Generalities History Advanced gamma-ray tracking General Idea Digital signal processing Count-rate capabilities Position resolution and pulse shape analysis Gamma-ray tracking Selected highlights from instrumental point of view Doppler correction capabilities Lifetime measurements with Doppler techniques Chapter 6: Nuclear structure studies with active targets Author: Riccardo Raabe Abstract: The use of gaseous detectors in nuclear structure studies presents several challenges and interesting opportunities. In the last twenty years, active targets have been developed to address those challenges. In this paper we will review the characteristics of these instruments and how they can be used to great effect in a wide range of physics cases. Introduction Principles of active targets Physics cases and examples Chapter 7: Gamma ray emission imaging in the medical and nuclear safeguards fieldsAuthor: Peter Dendooven Abstract: Gamma rays can penetrate through a substantial amount of material. Therefore, the locations within an object from where gamma rays originate can be imaged by measuring the gamma rays escaping from the object. This technique of gamma ray emission imaging is introduced on the basis of its application in three different fields: nuclear medicine, particle beam radiotherapy and nuclear safeguards. To set the stage, the role and power of gamma ray emission imaging in these fields is demonstrated. Next, the principles of gamma ray emission imaging are reviewed. It will become clear how the basic principles lead to the essential instrument design considerations. Iterative image reconstruction will be explained in a non-mathematical way. Implementation of gamma ray emission imaging will be illustrated by discussing in some detail its state-of-the-art application in the three fields considered here.Applications of gamma ray emission imaging Nuclear medicine Particle beam radiotherapy Nuclear safeguards Principles of gamma ray emission imaging Basic principles Essential instrument design considerations Iterative image reconstruction Examples of gamma ray emission imaging Nuclear medicine Particle beam radiotherapy Nuclear safeguards Conclusions

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This book gives a detailed discussion of the initial enthusiasm triggered by the discovery of x-rays and radioactive radiation which later turned into fear and repulsion in a significant part of the global population up to the 21st century.After a historical review, the author discusses the effect of ionizing radiation on living cells, tissues and organisms. He then describes the relationship between the dose of radiation and the effect it produces. He shows how the dose-effect dependence is measured and what models of describing such dependences are used. He also discusses how radiation acts on living organisms: disorders in the genetic apparatus, mutation formation and so on. The book also includes detailed descriptions of the results of numerous health studies of large groups of people who, for one reason or another, were exposed to low doses of ionizing radiation, including those that significantly exceed the natural radiation background. The author concludes that low doses of radiation are safe and can even be beneficial (as known from medical radiation treatment); and also that the natural radiation background is necessary for the normal growth and development and well-being of a living organism. The author also discusses cases and effects of large doses, arguing, however, that dangerous doses of radiation are very unlikely. This book challenges radio-phobia. It not only offers arguments helping to overcome an unreasonable fear but, based on the latest understanding of science, argues to gradually move back, not to the former radio-euphoria, but to a new, conscious attitude towards radiation.

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Book SynopsisThis open access textbook introduces beginning undergraduate students and high school students to the world of quantum mechanics and atomic spectroscopy. Requiring no previous knowledge of physics and no math beyond basic algebra and sines and cosines, this book focuses on concepts to make the excitement of atomic physics more accessible for learners than ever before. It comes replete with learning goals, exercises and solutions, and an optional experimental component, making this text readily adoptable for both the classroom and the undergraduate lab. The book takes the reader on a lively and engaging tour through topics at the forefront of current science, including photons, quantum numbers, atomic energy levels, some different spectroscopy techniques, electronic structure, atomic notation, angular momentum, hyperfine structure, isotope shifts, the strong force, an introduction to the Standard Model of Particle Physics, and more.This is an open access book.

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Book SynopsisThis expanded and updated well-established textbook contains an advanced presentationof quantum mechanics adapted to the requirements of modern atomic physics. Itincludes topics of current interest such as semiclassical theory, chaos, atom optics andBose-Einstein condensation in atomic gases. In order to facilitate the consolidationof the material covered, various problems are included, together with completesolutions. The emphasis on theory enables the reader to appreciate the fundamentalassumptions underlying standard theoretical constructs and to embark on independentresearch projects.The fourth edition of Theoretical Atomic Physics contains anupdated treatment of the sections involving scattering theory and near-thresholdphenomena manifest in the behaviour of cold atoms (and molecules). Special attentionis given to the quantization of weakly bound states just below the continuum thresholdand to low-energy scattering and quantum reflection just above. Particular emphasisis laid on the fundamental differences between long-ranged Coulombic potentialsand shorter-ranged potentials falling off faster than 1/r2 at large distances r. The newsections on tunable near-threshold Feshbach resonances and on scattering in two spatialdimensions also address problems relevant for current and future research in the fieldof cold (and ultra-cold) atoms. Graduate students and researchers will find this book avaluable resource and comprehensive reference alike.Trade Review“The book represents a modern and extended course in Quantum mechanics with applications to some areas of recent scientific interest. … the book is very complete, competent and useful for a large circle of researchers in areas of actual theoretical physics, beginning from atomic optics, Bose-condensates and lasting with traditional atomic physics.” (Yuliya S. Mishura, zbMATH 1368.81003, 2017)Table of ContentsReview of Quantum Mechanics.- Atoms and Ions.- Atomic Spectra.- Simple Reactions.- Special Topics.- Appendix.- Solutions to the Problems.- Special Mathematical Functions.

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Book SynopsisThis book presents a self-contained derivation of van der Waals and Casimir type dispersion forces, covering the interactions between two atoms but also between microscopic, mesoscopic, and macroscopic objects of various shapes and materials. It also presents detailed and general prescriptions for finding the normal modes and the interactions in layered systems of planar, spherical and cylindrical types, with two-dimensional sheets, such as graphene incorporated in the formalism. A detailed derivation of the van der Waals force and Casimir-Polder force between two polarizable atoms serves as the starting point for the discussion of forces: Dispersion forces, of van der Waals and Casimir type, act on bodies of all size, from atoms up to macroscopic objects. The smaller the object the more these forces dominate and as a result they play a key role in modern nanotechnology through effects such as stiction. They show up in almost all fields of science, including physics, chemistry, biology, medicine, and even cosmology. Written by a condensed matter physicist in the language of condensed matter physics, the book shows readers how to obtain the electromagnetic normal modes, which for metallic systems, is especially useful in the field of plasmonics.Table of ContentsIntroduction.- Part I - Background Material.- Electromagnetic.- Complex Analysis.- Statistical Physics.- Electromagnetic Normal Modes.- Different Approaches.- General Method to find the Normal Modes in Layered Structures.- Part II - Non-retarded Formalism: van der Waals.- Van der Waals Force.- Van der Waals Interaction in Planar Structures.- Van der Waals Interaction in Spherical Structures.- Van der Waals Interaction in Cylindrical Structures.- Part III - Fully Retarded Formalism: Casimir.- Casimir Interaction.- Dispersion Interaction in Planar Structures.- Dispersion Interaction in Spherical Structures.- Dispersion Interaction in Cylindrical Structures.- Summary and Outlook.

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Book SynopsisDer Inhalt dieses Buches entspricht in seinem Umfang ungefähr einer einsemestrigen Einführungsvorlesung in die Atomphysik. Vorausgesetzt werden einige Kenntnisse aus der Mechanik und Elektrodynamik sowie Grundkenntnisse in Vektor-und Differential­ rechnung. Vertrautheit mit der Quantenmechanik wird nicht unbedingt vorausgesetzt. Natürlich ist sie nützlich, und der Leser wird dann einiges überschlagen können. Aber der vor­ liegende Text ist vor allem auch für Studenten gedacht, die etwa gleichzeitig mit dem Studium der Atomphysik und der Quantenmechanik beginnen, oder die sich auf die Quantenmechanik erst vorbereiten wollen. Schließlich hat sich die Quantenmechanik historisch an der Atomphysik entwickelt und ist auch in der Darstellung nicht gut von ihr zu trennen. Daher werden in dem vorliegenden Text, ausgehend von den experimen­ tellen Grundlagen, zunächst die einfachsten quantenmechanischen Begriffe erläutert. Es wird dann im weiteren hauptsächlich von der Schrödingergleichung und von einfachen Symmetrie-Betrachtungen Gebrauch gemacht. Diese Darlegungen können und sollen ein reguläres Studium der Quantenmechanik natürlich nicht ersetzen_ Sie sollen aber eine gewisse Ergänzung dadurch bieten, daß die Perspektiven anders liegen als bei einer theo­ retischen Einführung in die Quantenmechanik. Diese Wiederholung beim Lernen schadet nicht, im Gegenteil: alle Erfahrung zeigt, daß kaum jemand in der Lage ist, Quanten­ mechanik auf Anhieb zu lernen und damit umzugehen. Das Verständnis der Quanten­ mechanik entsteht vielmehr normalerweise durch längere Gewöhnung und durch ein vielfaches Durchdenken der Probleme aus verschiedenen Blickrichtungen.Table of Contents1 Die Grundlagen.- 1.1 Einleitung: Was ist Atomphysik?.- 1.2 Fundamentale Experimente.- 1.3 Die Quantelung der Energie.- 1.4 Spektroskopie, praktische Einheiten.- 1.5 Grenzen der klassischen Beschreibung, Bohrsches Modell.- 2 Teilchen und Wellen.- 2.1 Teilcheninterferenzen.- 2.2 Wellenpakete, Unschärferelation.- 2.3 Die Schrödinger-Gleichung.- 2.4 Einfachste Anwendungen: Rechteckpotential, harmonischer Oszillator.- 3 Einfache Zustände des Wasserstoffatoms.- 3.1 Die Schrödinger-Gleichung im Zentralfeld.- 3.2 Eigenzustände des Wasserstoffatoms.- 3.3 Eigenschaften des Drehimpulses.- 3.4 Diskussion der Wasserstoff-Wellenfunktionen.- 4 Magnetfeld und Spin des Elektrons.- 4.1 Magnetische Momente.- 4.2 Der Spin des Elektrons.- 4.3 Formale Beschreibung des Spins.- 4.4 Relativistische Behandlung des Elektrons.- 5 Vollständige Beschreibung des Wasserstoffspektrums.- 5.1 Spin-Bahn-Kopplung.- 5.2 Die Feinstruktur.- 5.3 Die Hyperfeinstruktur.- 5.4 Quantenelektrodynamische Effekte, Lamb-Shift.- 6 Die Emission von Lichtquanten.- 6.1 Empirisches zu den Auswahlregeln und den Eigenschaften der Quanten.- 6.2 Der Zeeman-Effekt. Weiteres zu den Lichtquanten.- 6.3 Übergangswahrscheinlichkeiten, induzierte und spontane Emission.- 6.4 Die Lebensdauer angeregter Zustände und die Breite von Spektrallinien.- 7 Identische Teilchen.- 7.1 Fermionen und Bosonen.- 7.2 Fermionensysteme, Pauli-Prinzip.- 7.3 Das Heliumatom.- 8 Atome mit mehreren Elektronen.- 8.1 Modelle mit unabhängigen Teilchen.- 8.2 Das Schalenmodell der Hülle.- 8.3 Röntgenspektren.- 8.4 Spektren komplexer Atome.- 9 Die Wechselwirkung der Elektronenhülle mit mangnetischen und elektrischen Feldern.- 9.1 Hyperfeinstruktur komplexer Atome.- 9.2 Atome im äußeren Magnetfeld.- 9.3 Die magnetische Aufspaltung der Hyperfeinstruktur-Terme.- 9.4 Der Stark-Effekt.- 10 Kohärente und inkohärente Strahlungsquellen.- 10.1 Systeme mit vielen Bosonen.- 10.2 Hohlraumstrahlung.- 10.3 Maser und Laser.- 11 Ungewöhnliche Atome.- 11.1 Allgemeines.- 11.2 Positronium und Myonium.- 11.3 Myonische Atome.- 11.4 Hadronische Atome.- 12 Gebundene Atome.- 12.1 Übersicht.- 12.2 Die Ionenbindung.- 12.3 Das Wasserstoffmolekül, die kovalente Bindung.- 12.4 Molekülanregungen.- 12.5 Elektronenzustände im Festkörper.- Anhang A 1. Komplexe Zahlen; Beschreibung der ebenen Welle.- Anhang A 2. Vergleich verschiedener Darstellungsformen der quantenmechanischen Größen.- Literaturhinweise.- Spektraltafel.

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Book SynopsisAls 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 etablierten 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 anhand der Rutherford-Streuung. Streuprobleme werden dann im Kapitel4 ausführlicher besprochen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für KapitelS über Kernkräfte und Kapitel? 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. Bei der hier vorliegenden ergänzten und korrigierten 5. Auflage wurden die bewährte Gliederung und der Hauptteil des Textes beibehalten.Table of Contents1 Einleitung.- 2 Eigenschaften stabiler Kerne.- 3 Zerfall instabiler Kerne.- 4 Elastische Streuung.- 5 Kernkräfte und starke Wechselwirkung.- 6 Kernmodelle.- 7 Kernreaktionen.- 8 ?-Zerfall und schwache Wechselwirkung.- Einheiten, Konstanten, Umrechnungsfaktoren und Formeln für kernphysikalische Rechnungen.- Literaturhinweise auf Lehrbücher und Standardwerke.

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Book SynopsisTable of Contents1. Teilcheneigenschaften von Wellen.- 1.1 Der photoelektrische Effekt.- 1.2 Die Quantentheorie des Lichts.- 1.3 Röntgenstrahlen.- 1.4 Die Beugung von Röntgenstrahlen.- 1.5 Der Comptoneffekt.- 1.6 Rotverschiebung im Gravitationsfeld.- 1.7 Aufgaben.- 2. Welleneigenschaften von Teilchen.- 2.1 De Broglie-Wellen.- 2.2 Die Wellenfunktion.- 2.3 Die Geschwindigkeit der de Broglie-Welle.- 2.4 Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten.- 2.5 Die Streuung von Teilchen.- 2.6 Das Unschärfeprinzip.- 2.7 Anwendungen des Unschärfeprinzips.- 2.8 Die Qualität von Welle und Teilchen.- 2.9 Aufgabe.- 3. Atomstruktur.- 3.1 Atommodelle.- 3.2 Das Thomson-Modell.- 3.3 ?-Teilchen-Streuung.- 3.4 Die Rutherfordsche Streuformel.- 3.5 Die Größe der Kerne.- 3.6 Elektronenbahnen.- 3.7 Das Versagen der klassischen Physik.- 3.8 Aufgaben.- 4. Das Bohrsche Atommodell.- 4.1 Atomspektren.- 4.2 Das Bohrsche Atom.- 4.3 Energieniveaus und Spektren.- 4.4 Anregung von Atomen.- 4.5 Das Experiment von Franck und Hertz.- 4.6 Das Korrespondenzprinzip.- 4.7 Kernbewegung und reduzierte Masse.- 4.8 Wasserstoffähnliche Atome.- 4.9 Aufgaben.- 5. Die Schrödinger-Gleichung.- 5.1 Quantemechanik.- 5.2 Die Wellenfunktion.- 5.3 Die Wellengleichung.- 5.4 Schrödinger-Gleichung: zeitabhängige Form.- 5.5 Der Wahrscheinlichkeitsstrom.- 5.6 Erwartungswerte.- 5.7 Operatoren.- 5.8 Schrödinger-Gleichung: stationäre Zustände.- 5.9 Eigenwerte und Eigenfunktionen.- 5.10 Aufgaben.- 6. Anwendungen der Quantenmechanik.- 6.1 Das Teilchen im Kasten: Quantisierung der Energie.- 6.2 Das Teilchen im Kasten: Wellenfunktionen.- 6.3 Das Teilchen im Kasten: Quantisierung des Impulses.- 6.4 Das Teilchen in einem endlichen Potentialtopf.- 6.5 Der harmonische Oszillator.- 6.6 Der harmonische Osziallator: Energieniveaus.- 6.7 Der harmonische Oszillator: Wellenfunktionen.- 6.8 Das Teilchen in einem dreidimensionalen Kasten.- 6.9 Aufgaben.- 7. Quantentheorie des Wasserstoffatoms.- 7.1 Die Schrödinger-Gleichung des Wasserstoffatoms.- 7.2 Separation der Variablen.- 7.3 Quantenzahlen.- 7.4 Gesamtquantenzahl.- 7.5 Orbital-Quantenzahl.- 7.6 Magnetische Quantenzahl.- 7.7 Der normale Zeemann-Effekt.- 7.8 Der Drehimpuls.- 7.9 Die Wahrscheinlichkeitsdichte des Elektrons.- 7.10 Aufgaben.- 8 Atome mit mehreren Elektronen.- 8.1 Der Spin des Elektrons.- 8.2 Spin-Bahn-Kopplung.- 8.3 Das Ausschließungsprinzip.- 8.4 Elektronenfigurationen.- 8.5 Das Periodensystem der Elemente.- 8.6 Die Hundsche Regel.- 8.7 Der Gesamtdrehimpuls.- 8.8 LS-Kopplung.- 8.9 jj-Kopplung.- 8.10 Aufgaben.- 9. Atomspektren.- 9.1 Der Ursprung der Spektrallinien.- 9.2 Auswahlregeln.- 9.3 Spektren von Einelektronensystemen.- 9.4 Spektren von Systemen mit zwei Elektronen.- 9.5 Röntgenspektren.- 9.6 Aufgaben.- 10. Die chemische Bindung.- 10.1 Bildung von Molekülen.- 10.2 Kovalente Bindung.- 10.3 Da H2+-Ion.- 10.4 Die LCAO-Methode.- 10.5 Das H2-Molekül.- 10.6 Die Ionenbindung.- 10.7 Aufgaben.- 11. Molekülstruktur.- 11.1 Verschiedene Theorien.- 11.2 Die Valenz-Bindungs-Methode.- 11.3 Molekülorbitale.- 11.4 Elektronegativität.- 11.5 Mehratomige Moleküle.- 11.6 Hybrid-Orbitale.- 11.7 Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen.- 11.8 Der Benzol-Ring.- 11.9 Aufgaben.- 12. Molekülspektren.- 12.1 Energieniveaus der Rotation: Zweiatomige Moleküle.- 12.2 Energieniveaus der Rotation: Mehratomige Moleküle.- 12.3 Rotationsspektren.- 12.4 Isotopieeffekte.- 12.5 Schwingungen zweiatomiger Moleküle: Energieniveaus.- 12.6 Energieniveaus mehratomiger Moleküle.- 12.7 Rotations-Schwingungs-Spektren.- 12.8 Elektronenspektren.- 12.9 Aufgaben.- 13. Statistische Mechanik.- 13.1 Der Phasenraum.- 13.2 Die Wahrscheinlichkeit einer Verteilung.- 13.3 Die wahrscheinlichste Verteilung.- 13.4 Die Maxwell-Boltzmann-Statistik.- 13.5 Molekülgeschwindigkeiten.- 13.6 Rotationsspektren.- 13.7 Aufgaben.- 14. Quantenstatistik.- 14.1 Die Bose-Einstein-Statistik.- 14.2 Hohlraumstrahlung.- 14.3 Die Formel von Rayleigh und Jeans.- 14.4 Die Plancksche Strahlungsformel.- 14.5 Die Fermi-Dirac-Statistik.- 14.6 Vergleich der Ergebnisse.- 14.7 Übergänge zwischen Zuständen.- 14.8 Maser und Laser.- 14.9 Aufgaben.- 15. Bindung in Festkörpern.- 15.1 Amorphe Festkörper.- 15.2 Ionenkristalle.- 15.3 Kovalente Kristalle.- 15.4 Van der Waalssche Kräfte.- 15.5 Die Wasserstoffbrücken.- 15.6 Die metallische Bindung.- 15.7 Ein- und zweidimensionale Kristalle.- 15.8 Aufgaben.- 16. Kristallstruktur.- 16.1 Bravais-Gitter.- 16.2 Einige Kristallstrukturen.- 16.3 Atomradien.- 16.4 Punktdefekte.- 16.5 Versetzungen.- 16.6 Aufgaben.- 17. Spezifische Wärme von Festkörpern.- 17.1 Thermische Schwingungen: Frequenzen.- 17.2 Thermische Schwingungen: Amplituden.- 17.3 Spezifische Wärme von Festkörpern.- 17.4 Die Einsteinsche Theorie.- 15.7 Die Theorie von Debye.- 17.6 Die Fermi-Energie.- 17.7 Die Verteilung der Elektronenenergien.- 17.8 Spezifische Wärme der Elektronen.- 17.9 Aufgaben.- 18. Bändertheorie des Festkörpers.- 18.1 Energiebänder.- 18.2 Dotierte Halbleiter.- 18.3 Das Ohmsche Gesetz.- 18.4 Brillouin-Zonen.- 18.5 Verbotene Energiebänder.- 18.6 Elektrischer Widerstand.- 18.7 Die effektive Masse.- 18.8 Aufgaben.- Sachwortverzeichnis.

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Book SynopsisRadioaktivität, natürliche und künstliche, ist ein Teil unseres täglichen Lebens, Fragen der Radioaktivität sind ein wichtiger Gegenstand öffentlicher Diskussion. Dieses Buch bringt gut verständlich und nüchtern die Fakten: zur Entstehung der unterschiedlichen radioaktiven Strahlen, zu ihren Eigenschaften und zu ihren Wirkungen auf Mensch und Materie. Strahlungsmessung und -meßgeräte sowie wesentliche Radioaktivitätsmethoden aus Forschung, Medizin und Technik werden ebenso ausführlich erläutert wie die Strahlenbelastung des Menschen, Kernreaktoren, Spaltprodukte und die Plutoniumproblematik.Table of Contents1. Einleitung.- 2. Grundlagen.- 2.1 Physikalische Größen und Maßeinheiten.- 2.2 Struktur der Materie.- 2.3 Elementarteilchen.- 2.4 Strahlung.- 3. Erhaltungssätze.- 3.1 Erhaltung von Impuls, Drehimpuls und Energie.- 3.2 Zentralkräfte, Bindungsenergie.- 3.3 Quantenmechanische Aspekte.- 3.4 Relativistische Aspekte.- 3.5 Kernbindungsenergie.- 3.6 Weitere Erhaltungssätze.- 4. Strahlung aus Elektronenhülle und Atomkern.- 4.1 Herkunft der Strahlung.- 4.2 Atomübergänge.- 4.2.1 Energiebetrachtungen.- 4.2.2 Atomzerfälle.- 4.3 Kernzerfälle.- 4.3.1 Gammazerfall.- 4.3.2 Betazerfall.- 4.3.3 Alphazerfall.- 4.3.4 Weitere Zerfallsmöglichkeiten.- 4.3.5 Zusammenfassung.- 5. Zeitliches Verhalten.- 5.1 Zerfallsgesetz und Aktivität.- 5.2 Mehrere Zerfallsmöglichkeiten, Beispiel 40K.- 5.3 Zerfallsketten.- 5.4 Altersbestimmung von Mineralien.- 5.5 Zerfallsstatistik.- 5.6 Radioaktiver Zerfall und Determinismus.- 6. Durchgang von Strahlung durch Materie.- 6.1 Überblick.- 6.2 Protonen und ?-Teilchen.- 6.2.1 Energieverlust pro Wegstreckenintervall.- 6.2.2 Streuung des Energieverlustes.- 6.2.3 Reichweite.- 6.3 Elektronen.- 6.3.1 Anregung und Ionisation.- 6.3.2 Brems Strahlung.- 6.3.3 Cerenkov-Strahlung.- 6.4 Neutronen.- 6.4.1 Streuung.- 6.4.2 Einfang in einen Atomkern.- 6.5 Röntgen- und ?-Strahlung.- 6.5.1 Photoeffekt.- 6.5.2 Compton-Effekt.- 6.5.3 Paarbildung.- 6.5.4 Schwächungskoeffizienten.- 6.6 Zusammenfassung.- 7. Strahlungsmessung.- 7.1 Vorbemerkungen.- 7.2 Strahlungsmeßgeräte.- 7.2.1 Gasionisationsdetektoren.- 7.2.2 Szintillatoren.- 7.2.3 Halbleiter-Detektoren.- 7.2.4 Weitere Nachweisverfahren.- 7.3 Durchführung von Messungen.- 7.3.1 Aktivitätsmessung.- 7.3.2 Gammaspektroskopie.- 7.3.3 Dosismessungen.- 7.4 Anwendungsbeispiele.- 7.4.1 Aufklärung der Photosynthese.- 7.4.2 Radioimmunoassay.- 7.4.3 Organszintigraphie.- 7.4.4 Aktivierungsanalyse.- 7.4.5 Anwendungen in der Technik.- 8. Strahlung und Mensch.- 8.1 Biologische Wirkung von ionisierender Strahlung.- 8.2 Strahlendosis und Strahlenschutz.- 8.2.1 Dosisgrößen.- 8.2.2 Dosisberechnung.- 8.2.3 Strahlenschutzvorschriften.- 8.3 Strahlenbelastung des Menschen.- 8.3.1 Herkunft der Strahlenbelastung.- 8.3.2 Gesundheitsrisiko.- 9. Kernreaktoren, Spaltprodukte.- 9.1 Vorbetrachtung.- 9.2 Kernspaltung.- 9.3 Kettenreaktion.- 9.4 Energieerzeugung.- 9.5 Spaltprodukte.- 9.6 Sicherheitsfragen.- 10. Plutonium.- Nachwort.- AI Relativistische Beziehung zwischen Masse und Energie..- A2 Nichtrelativistische Stoßkinematik.- A3 Wirkungsquerschnitt.- A4 Zum Energieverlust geladener Teilchen.- A5 Zur Poisson-Statistik beim radioaktiven Zerfall.- Weiterführende Literatur.- Personenverzeichnis.- Stichwortverzeichnis.

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Book Synopsis1 Relativistische Wellengleichungen.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Betrachtungen zur Schrödingergleichung.- 1.3 Die Klein-Gordon-Gleichung.- 1.4 Die Dirac-Gleichung.- 1.5 Nichtrelativistischer Grenzfall der Dirac-Gleichung.- 1.6 Dirac-Gleichung für ein Elektron im elektromagnetischen Feld.- 1.7 Übungsaufgaben.- 2 Relativistische Kovarianz der Dirac-Gleichung.- 2.1 Vierervektoren, Lorentz-Transformation.- 2.2 Die ?-Matrizen.- 2.3 Ebene Wellen. Dirac-Spinoren.- 2.4 Kovarianz der Dirac-Gleichung.- 2.5 Spin des Elektrons.- 2.6 Skalare und vektorielle Bilinearformen.- 2.7 Übungsaufgaben.- 3 Interpretation der Lösungen negativer Energie.- 3.1 Stückelberg-Feynman-Bild der Antiteilchen.- 3.2 Die Wellenfunktionen des Positrons.- 3.3 Übungsaufgaben.- 4 Feynman-Graphen.- 4.1 Greensche Punktion.- 4.2 Elektron-Propagator.- 4.3 Matrixelement für Elektronenstreuung.- 4.4 Photon-Propagator.- 4.5 Feynman-Regeln.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Anwendung der Feynman-Graphen.- 5.1 Streuung nichtrelativistischer Elektronen an Kernen.- 5.2 Streuung relativistischer Elektronen an Kernen.- 5.3 Elektron-Fermion-Streuung.- 5.4 Myon-Paarerzeugung.- 5.5 Elektron-Elektron- und Elektron-Positron-Streuung.- 5.6 Teilchen-Antiteilchen-Symmetrie.- 5.7 Compton-Streuung und Elektron-Positron-Vernichtung in ?-Quanten.- 5.8 Übungsaufgaben.- 6 Schwache Wechselwirkungen.- 6.1 Fermi-Theorie, intermediäre Bosonen.- 6.2 Paritätsverletzung, (V-A)-Theorie.- 6.3 Pion-Zerfall.- 6.4 Neutrino-Lepton-Reaktionen.- 6.5 Schwache Wechselwirkungen von Hadronen, Cabibbo-Winkel.- 6.6 Schwache neutrale Ströme.- 6.7 Schwacher Isospin, Charm-Quark.- 6.8 Übungsaufgaben.- 7 Lepton-Quark-Wechselwirkungen, Parton-Modell.- 7.1 Einführung.- 7.2 Elektron-Kern-Streuung, Formfaktor.- 7.3 Nukleon-Formfaktoren.- 7.4 InelastischeElektron-Nukleon-Streuung.- 7.5 Skaleninvarianz und Parton-Modell.- 7.6 Quark-Parton-Modell.- 7.7 Tief inelastische Neutrino-Nukleon-Streuung.- 7.8 Elektron-Positron-Vernichtung in Hadronen.- 7.9 Lepton-Paarerzeugung in Hadron-Stö?en.- 7.10 Übungsaufgaben.- 8 Divergenz-Probleme in der schwachen Wechselwirkung.- Überschreiten der Unitaritätsgrenze bei der Punkt- Wechselwirkung.- Divergenzen im W-Boson-Modell.- Kompensation der Divergenz durch ein neutrales Feldquant.- 9 Eichinvarianz als dynamisches Prinzip.- 9.1 Eichinvarianz und Maxwellsche Gleichungen.- 9.2 Eichinvarianz in der Quantenmechanik.- 9.3 Globale und lokale Phasentransformationen.- 9.4 Das Eichprinzip.- 9.5 Eichinvarianz und Masse der Feldquanten.- 9.6 Polarisationsvektoren für Photonen.- 9.7 Bedeutung der Potentiale in der Quantentheorie.- 9.8 Übungsaufgaben.- 10 Eichinvarianz bei massiven Vektor-Feldern.- 10.1 Die Erzeugung einer Photon-Masse im Supraleiter.- 10.2 Die Higgs-Teilchen als Verallgemeinerung der Cooper-Paare.- 10.3 Der Higgs-Mechanismus im Lagrange-Formalismus.- 10.4 Übungsaufgaben.- 11 Das Standard-Modell der elektroschwachen Wechselwirkung.- 11.1 Phaseninvarianz in der SU(2)-Symmetrie.- 11.2 Schwacher Isospin, schwache Hyperiadung.- 11.3 Lokale SU(2)l× U(l)-Transformationen, Kopplungen der Fermionen.- 11.4 Feynman-Regeln der elektroschwachen Wechselwirkung.- 11.5 Die Massen der W- und Z-Bosonen.- 11.6 Die Massen der geladenen Fermionen.- 11.7 Selbstwechselwirkung der Eichbosonen.- 11.8 Eigenschaften der W- und Z-Bosonen.- 11.9 Experimentelle Verifikation des Standard-Modells.- 11.10 Übungsaufgaben.- 12 Quanten-Chromodynamik.- 12.1 Historische Entwicklung der QCD.- 12.2 SU(3)-Symmetrie und Quarkmodell.- 12.3 Farbladungen.- 12.4 Lokale SU(3)c-Invarianz, Gluon-Felder.- 12.5Stabilität der $$q\bar q$$-und qqq-Systeme.- 12.6 Asymptotische Freiheit und Confinement.- 12.7 Experimentelle Ergebnisse zur QCD.- 12.8 Ausblick.- 12.9 Übungsaufgaben.- A Lagrange-Funktion für ein Teilchen im elektromagnetischen Feld.- B Lagrange-Formalismus in der Quantenfeldtheorie.- C Polarisationsvektoren für Spin-1-Teilchen.- Literatur.Table of Contents1 Relativistische Wellengleichungen.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Betrachtungen zur Schrödingergleichung.- 1.3 Die Klein-Gordon-Gleichung.- 1.4 Die Dirac-Gleichung.- 1.5 Nichtrelativistischer Grenzfall der Dirac-Gleichung.- 1.6 Dirac-Gleichung für ein Elektron im elektromagnetischen Feld.- 1.7 Übungsaufgaben.- 2 Relativistische Kovarianz der Dirac-Gleichung.- 2.1 Vierervektoren, Lorentz-Transformation.- 2.1.1 Vierervektoren.- 2.1.2 Lorentz-Transformation.- 2.1.3 Drehung des Koordinatensystems.- 2.2 Die ?-Matrizen.- 2.3 Ebene Wellen. Dirac-Spinoren.- 2.4 Kovarianz der Dirac-Gleichung.- 2.4.1 Problemstellung.- 2.4.2 Transformation der Lösungen relativistischer Wellengleichungen.- 2.4.3 Rotation um die z-Achse.- 2.4.4 Lorentz-Transformation längs der z-Achse.- 2.4.5 Eigenschaften der Transformations-Matrizen.- 2.4.6 Raumspiegelung und Zeitumkehr.- 2.5 Spin des Elektrons.- 2.6 Skalare und vektorielle Bilinearformen.- 2.6.1 Skalar.- 2.6.2 Viererstromdichte.- 2.6.3 Pseudoskalar und Axialvektor.- 2.7 Übungsaufgaben.- 3 Interpretation der Lösungen negativer Energie.- 3.1 Stückelberg-Feynman-Bild der Antiteilchen.- 3.2 Die Wellenfunktionen des Positrons.- 3.3 Übungsaufgaben.- 4 Feynman-Graphen.- 4.1 Greensche Punktion.- 4.2 Elektron-Propagator.- 4.2.1 Berechnung der Greenschen Funktion.- 4.2.2 Propagator und zeitliche Entwicklung.- 4.3 Matrixelement für Elektronenstreuung.- 4.3.1 Matrixelement 1. Ordnung.- 4.3.2 Matrixelement 2. Ordnung.- 4.3.3 Anwendungsbeispiel: Streuung an einem Atomkern.- 4.4 Photon-Propagator.- 4.5 Feynman-Regeln.- 4.5.1 Konventionen zu Feynman-Diagrammen.- 4.5.2 Strom-Strom-Kopplung.- 4.5.3 Elementarprozesse.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Anwendung der Feynman-Graphen.- 5.1 Streuung nichtrelativistischer Elektronen an Kernen.- 5.2 Streuung relativistischer Elektronen an Kernen.- 5.2.1 Spin-Summationen.- 5.2.2 Sätze über Spuren.- 5.2.3 Wirkungsquerschnitt für Elektron-Kern-Streuung.- 5.3 Elektron-Fermion-Streuung.- 5.3.1 Differentieller Wirkungsquerschnitt für Zweikörperreaktionen.- 5.3.2 Wirkungsquerschnitt für unpolarisierte Teilchen.- 5.4 Myon-Paarerzeugung.- 5.5 Elektron-Elektron- und Elektron-Positron-Streuung.- 5.5.1 Elektron-Elektron-Streuung.- 5.5.2 Elektron-Positron-Streuung.- 5.6 Teilchen-Antiteilchen-Symmetrie.- 5.7 Compton-Streuung und Elektron-Positron-Vernichtung in ?-Quanten.- 5.7.1 Compton-Streuung.- 5.7.2 Annihilation in zwei ?-Quanten.- 5.8 Übungsaufgaben.- 6 Schwache Wechselwirkungen.- 6.1 Fermi-Theorie, intermediäre Bosonen.- 6.2 Paritätsverletzung, (V-A)-Theorie.- 6.2.1 Eigenparitäten der Leptonen und Quarks.- 6.2.2 Helizität und Chiralität.- 6.3 Pion-Zerfall.- 6.4 Neutrino-Lepton-Reaktionen.- 6.5 Schwache Wechselwirkungen von Hadronen, Cabibbo-Winkel.- 6.6 Schwache neutrale Ströme.- 6.7 Schwacher Isospin, Charm-Quark.- 6.8 Übungsaufgaben.- 7 Lepton-Quark-Wechselwirkungen, Parton-Modell.- 7.1 Einführung.- 7.2 Elektron-Kern-Streuung, Formfaktor.- 7.3 Nukleon-Formfaktoren.- 7.4 Inelastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 7.4.1 Inelastische Streuung als Mittel der Struktur-Analyse.- 7.4.2 Kinematik und Wirkungsquerschnitt für inelastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 7.5 Skaleninvarianz und Parton-Modell.- 7.6 Quark-Parton-Modell.- 7.7 Tief inelastische Neutrino-Nukleon-Streuung.- 7.7.1 Strukturfunktionen der Neutrino-Streuung.- 7.7.2 Antiquark-Inhalt der Nukleonen.- 7.8 Elektron-Positron-Vernichtung in Hadronen.- 7.9 Lepton-Paarerzeugung in Hadron-Stö?en.- 7.10 Übungsaufgaben.- 8 Divergenz-Probleme in der schwachen Wechselwirkung.- Überschreiten der Unitaritätsgrenze bei der Punkt- Wechselwirkung.- Divergenzen im W-Boson-Modell.- Kompensation der Divergenz durch ein neutrales Feldquant.- 9 Eichinvarianz als dynamisches Prinzip.- 9.1 Eichinvarianz und Maxwellsche Gleichungen.- 9.2 Eichinvarianz in der Quantenmechanik.- 9.3 Globale und lokale Phasentransformationen.- 9.4 Das Eichprinzip.- 9.5 Eichinvarianz und Masse der Feldquanten.- 9.6 Polarisationsvektoren für Photonen.- 9.7 Bedeutung der Potentiale in der Quantentheorie.- 9.8 Übungsaufgaben.- 10 Eichinvarianz bei massiven Vektor-Feldern.- 10.1 Die Erzeugung einer Photon-Masse im Supraleiter.- 10.2 Die Higgs-Teilchen als Verallgemeinerung der Cooper-Paare.- 10.2.1 Das Higgs-Potential.- 10.3 Der Higgs-Mechanismus im Lagrange-Formalismus.- 10.3.1 Wechselwirkung zwischen Higgs-Feld und elektromagnetischem Feld.- 10.4 Übungsaufgaben.- 11 Das Standard-Modell der elektroschwachen Wechselwirkung.- 11.1 Phaseninvarianz in der SU(2)-Symmetrie.- 11.2 Schwacher Isospin, schwache Hyperiadung.- 11.3 Lokale SU(2)l× U(l)-Transformationen, Kopplungen der Fermionen.- 11.4 Feynman-Regeln der elektroschwachen Wechselwirkung.- 11.5 Die Massen der W- und Z-Bosonen.- 11.6 Die Massen der geladenen Fermionen.- 11.7 Selbstwechselwirkung der Eichbosonen.- 11.8 Eigenschaften der W- und Z-Bosonen.- 11.8.1 Berechnung der Zerfallsraten.- 11.8.2 Erzeugung der Z0-Bosonen in der e?e+-Annihilation.- 11.9 Experimentelle Verifikation des Standard-Modells.- 11.9.1 Zahl der Neutrino-Familien.- 11.9.2 Lepton-Universalität, Mischungswinkel.- 11.9.3 Eingrenzung der Top-Quark-Masse.- 11.10 Übungsaufgaben.- 12 Quanten-Chromodynamik.- 12.1 Historische Entwicklung der QCD.- 12.2 SU(3)-Symmetrie und Quarkmodell.- 12.2.1 Antiquarks.- 12.2.2 Quark-Antiquark-Zustände: Mesonen.- 12.2.3 Drei-Quark-Zustände: Baryonen.- 12.3 Farbladungen.- 12.3.1 Die Farbe als innere Quantenzahl der Quarks.- 12.3.2 Experimentelle Evidenz für die drei Farben.- 12.3.3 Farbladungen der Gluonen.- 12.4 Lokale SU(3)c-Invarianz, Gluon-Felder.- 12.4.1 Lokale SU(3)c-Transformationen.- 12.4.2 Kopplungen zwischen Quarks und Gluonen.- 12.4.3 Singulett-Gluon und Reichweite der starken Kräfte.- 12.5 Stabilität der $$ q\bar q $$-und qqq-Systeme.- 12.6 Asymptotische Freiheit und Confinement.- 12.6.1 Einführung effektiver Ladungen.- 12.6.2 Renormierung und Q2-Abhängigkeit der Kopplung.- 12.6.3 Confinement.- 12.7 Experimentelle Ergebnisse zur QCD.- 12.7.1 Entdeckung und Eigenschaften der Gluonen.- 12.7.2 Verletzung der Skaleninvarianz.- 12.7.3 Bestimmung von ?s.- 12.8 Ausblick.- 12.9 Übungsaufgaben.- A Lagrange-Funktion für ein Teilchen im elektromagnetischen Feld.- B Lagrange-Formalismus in der Quantenfeldtheorie.- C Polarisationsvektoren für Spin-1-Teilchen.- Literatur.

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Book SynopsisThe development of atomic bombs under the auspices of the U. S. Army’s Manhattan Project during World War II is considered to be the outstanding news story of the twentieth century. In this book, a physicist and expert on the history of the Project presents a comprehensive overview of this momentous achievement. The first three chapters cover the history of nuclear physics from the discovery of radioactivity to the discovery of fission, and would be ideal for instructors of a sophomore-level “Modern Physics” course. Student-level exercises at the ends of the chapters are accompanied by answers. Chapter 7 covers the physics of first-generation fission weapons at a similar level, again accompanied by exercises and answers. For the interested layman and for non-science students and instructors, the book includes extensive qualitative material on the history, organization, implementation, and results of the Manhattan Project and the Hiroshima and Nagasaki bombing missions. The reader also learns about the legacy of the Project as reflected in the current world stockpiles of nuclear weapons. Trade Review“It's accessible and easy to read but covers all the interesting aspects of the Manhattan Project starting with the fascinating scientists and other people that were involved in the project … . I found this book delightfully inclusive and very detailed and as such a perfect book to read if you're interested in the Manhattan Project in general.” (AstroMadness.com, May, 2018)“This new text by Cameron successfully marries the science with the history of the Manhattan Project in 472 pages and 173 illustrations (most of them original). … I definitely recommend this book to anyone who is interested in learning about the history of the Manhattan Project and all the nuclear physics behind the project, which is written in a very approachable and educational way.” (Dimitris Mihailidis, Medical Physics, Vol. 41 (9), September, 2014)“Reed (Alma College) provides a well-written scientific, organizational, military, and diplomatic history of the American (and British!) programs leading to the construction and use of the world’s first nuclear weapon. … The book, part of Springer’s ‘Undergraduate Lecture Notes in Physics’ series, is well suited for undergraduates and others who have successfully completed a good introductory college physics course. … Summing Up: Recommended. Upper-division undergraduates and above; general readers.” (A. M. Saperstein, Choice, Vol. 51 (9), May, 2014)“This work, published in the Springer Undergraduate Lecture Notes in Physics series, is intended as a college-level science text on the Manhattan Project, but serves well as a resource for scientists and non-scientists. … Each chapter concludes with problems for students and an extensive bibliography.” (ALSOS Digital Library for Nuclear Issues, alsos.wlu.edu, 2014)Table of ContentsIntroduction and Overview.- A Short History of Nuclear Physics to the Mid-1930s.- The Discovery and Interpretation of Nuclear Fission.- Organizing the Manhattan Project, 1939-1943.- Oak Ridge, CP-1, and the Clinton Engineer Works.- The Hanford Engineer Works.- Los Alamos, Trinity, and Tinian.- Hiroshima and Nagasaki.- The Legacy of Manhattan.- Glossary.

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Book SynopsisDieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.

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Book Synopsis

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Book SynopsisThe book entitled "Molecular Markers and Plant Biotechnology" is an exclusive collection of molecular marker based techniques narrated in 40 s through 578 along with figures makes it essential for biotechnology people. To supplement the practical working the relevant equipments have been described. Laboratory safety rules placed in the beginning is a wise task. Appendices include basic calculations; basic principles in preparation of reagents, abbreviations and glossary show the carefulness while preparing this text. This is an unavoidable text for biotechnology laboratory and class."Table of Contents1. Milestones in DNA history and biotechnology. 2. Equipments required in a molecular marker laboratory. 3. Isolation, purification and quantification of genomic DNA from plants. 4. Isolation, purification and quantification of RNA from plants. 5. Electrophoresis. 6. Molecular weight markers for gel electrophoresis. 7. Polycrylamide Gel Electrophoresis PAGE. 8. Gel electrophoresis of protein. 9. Isoenzyme. 10. Extraction of DNA fragments from Agarose Gel. 11. Why molecular markers? 12. Restriction enzyme digestion of DNA and its Agarose Gel Electrophoresis. 13. Thermocyclers PCR Machines. 14. Modifications of basic PCR technique. 15. Random amplified polymorphic DNA RAPD. 16. Restriction Fragment Length Polymorphism RFLP. 17. Amplified Fragment Length Polymorphism AFLP. 18. Simple sequence repeats Microsatellite. 19. Variable number of Tandem repeats Minisatellite. 20. Inter Simple Sequence Repeat ISSR. 21. Sequence Characterized Amplified Region SCAR. 22. Cleaved Amplified Polymorphic Sequence CAPS. 23. Single-Strand Conformation Polymorphism SSCP. 24. Retrotransposon-based markers S-SAP, IRAP, REMAP, RBIP, RGAS, SNP. 25. Silver staining. 26. Basics of marker assisted selection in crop plants. 27. Mapping populations. 28. QTL mapping. 29. Southern blotting. 30. Western blotting. 31. Northern blotting. 32. Eastern blotting. 33. DNA sequencing and designing of primers. 34. Gene transfer to plant. 35. Fluorescent in Situ Hybridization FISH. 36. Genotypic Barcoding. 37. mtDNA. 38. MicroRNA. 39. Graphical approach to calculate molecular weights of DNA/protein fragments. 40. Calculation of similarity index values and construction of Dendrogram using NTSYSpc 2.0.

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Book SynopsisThis book highlights a comprehensive and detailed introduction to the fundamental principles related to nuclear engineering. As one of the most popular choices of future energy, nuclear energy is of increasing demand globally. Due to the complexity of nuclear engineering, its research and development as well as safe operation of its facility requires a wide scope of knowledge, ranging from basic disciplines such as mathematics, physics, chemistry, and thermodynamics to applied subjects such as reactor theory and radiation protection. The book covers all necessary knowledge in an illustrative and readable style, with a sufficient amount of examples and exercises. It is an easy-to-read textbook for graduate students in nuclear engineering and a valuable handbook for nuclear facility operators, maintenance personnel and technical staff.Table of ContentsChapter 1 Fundamentals of mathematics and physics Chapter 2 Thermodynamics Chapter 3 Heat transferChapter 4 Fluid flowChapter 5 Electrical ScienceChapter 6 Instrumentation & controlChapter 7 Chemistry and chemical engineeringChapter 8 Material ScienceChapter 9 Mechanical Science Chapter 10 Nuclear physics Chapter 11 Reactor theory Chapter 12 Radiation protection

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Book SynopsisThis textbook is a unique and ambitious primer of nuclear physics, which introduces recent theoretical and experimental progresses starting from basics in fundamental quantum mechanics. The highlight is to offer an overview of nuclear structure phenomena relevant to recent key findings such as unstable halo nuclei, superheavy elements, neutron stars, nucleosynthesis, the standard model, lattice quantum chromodynamics (LQCD), and chiral effective theory. An additional attraction is that general properties of nuclei are comprehensively explained from both the theoretical and experimental viewpoints. The book begins with the conceptual and mathematical basics of quantum mechanics, and goes into the main point of nuclear physics – nuclear structure, radioactive ion beam physics, and nuclear reactions. The last chapters devote interdisciplinary topics in association with astrophysics and particle physics. A number of illustrations and exercises with complete solutions are given. Each chapter is comprehensively written starting from fundamentals to gradually reach modern aspects of nuclear physics with the objective to provide an effective description of the cutting edge in the field.Table of ContentsTentative Table of Contents [ asterisk (*) for graduate level] 1. Concepts of quantum mechanics from the nuclear viewpoint 1.1 Genesis of quantum physics 1.2 Spin and Isospin 1.3 Quantum entanglement 1.4 Schrödinger equation 1.5 Quantum Tunneling in one dimension 1.6 Uncertainty relation 1.7 Symmetries and symmetry breaking 1.8 Dirac equation *) 1.9 Lagrangian and Path integral *) 1.10 Second quantization *) 2. Nuclear forces 2.1 Fundamental interactions 2.2 Nuclear force and symmetry constraints 2.3 Meson theory of nucleon-nucleon (NN) interaction 2.4 Phase shifts and nuclear potentials 2.5 Three-body forces 2.6 Chiral Effective Field Theory (ChEFT)*) 3. Nuclear Structure theory 3.0 Bird’s eye view of nuclear models 3.1 Nuclear mean field 3.2 Random phase approximation 3.2 Energy density functionals 3.2.1 Pairing interactions and BCS/Bogolyubov approximation 3.3 Beyond the mean field approaches*) 3.3.1 Generator coordinate method (GCM) 3.3.2 Anti-symmetrized molecular dynamics (AMD) 3.4 The Monte Carlo shell models*) 3.5 Ab-initio approaches*) 3.5.1 No core shell model (NCSM) 3.5.2 Variational (VMC) and Green’s function Monte Carlo (GFMC) approaches 3.5.3 Fermionic molecular dynamics (FMD) 4. Nuclear Structure phenomena and observables 4.1 Spectroscopic observables for shell structure 4.2 Collective oscillations 4.3 Short-range correlations 4.4 Superheavy elements 4.5 Hypernuclei 5. Radioactive ion beam physics 5.1 Radioactive ion beam accelerators 5.2 In-beam gamma-ray spectroscopy and inverse kinematics 5.3 Neutron-rich nuclei –halo and skin 5.4 Evolution of nuclear shells with Isospin – island of inversion- 5.5 Di-neutron correlations and nuclear superfluidity *) 5.6 Clusters in nuclei *) 6. Deformation and Rotation 6.1 Deformation of Molecules and Nuclei 6.2 Nuclear deformation and observables 6.3 Microscopic origin for nuclear deformations and prolate dominance 6.4 Measuring shapes 6.4.1 Hyperfine atomic structure from laser spectroscopy 6.4.2 Magnetic and Quadrupole Nuclear Resonance 6.4.3 Coulomb excitation 6.5 Shape and shape coexistence*) 6.6 Superdeformation and Hyperdeformation*) 6.7 Advances in gamma spectroscopy*) 7. Nuclear reactions 7.1 Overview of reaction mechanics 7.2 Elastic scattering 7.3 Direct reactions 7.1.1 Spectroscopic factors 7.1.2 Transfer rections 7.1.3 Quasifree scattering 7.1.4 Heavy-ion induced nucleon removal 7.4 Nuclear fusion 7.4.1 Solar energies , and p-p chain reaction and CNO cycle 7.4.2 Magnetic confinement and the ITER project *) 7.4.3 Inertial confinement *) 7.5 Nuclear fission 7.5.1 Macroscopic models 7.5.2 Microscopic models *) 7.5.3 Principle of a nuclear power plant *) 8. Celestial observables and terrestrial experiments 8.1 Nuclear Equation-of-States constrained by terrestrial observables 8.2 Neutron stars 8.3 Nucleosynthesis 8.4 Supernovae explosion *) 9. Nuclear physics and the standard model of elementary particle 9.1 Standard model 9.2 Lattice Quantum Chromodynamics for Nuclei *) 9.3 CKM matrix and superallowed b decay*) 9.4 Neutrino oscillations and search for a 4 th neutrino*) 9.5 Double beta decay and neutrino mass*) 9.6 Appendix for LQCD*) References Solutions of problems

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Book SynopsisThis open access book is a pedagogical text on nuclear reactor experiments, covering almost all the experiments that can be carried out at the University Training Reactor, Kindai University (UTR-KINKI) with respect to reactor physics and radiation detection, and additionally including academic materials of test and research reactors, nuclear instrumentation, nuclear laws and regulations, in this main body. The book is an excellent primer for students who are interested in reactor physics, radiation detection, nuclear laws and regulations at universities, and the best textbook for students who have started to study the nuclear energy related fields to understand the basic theories and principles of the experiments in the fields of reactor physics and radiation detection. UTR-KINKI has been used for educational reactor experiments and basic research in a wide range of fields related to the use of radiation (neutrons, gamma-ray, beta-ray, alpha-ray, and X-ray), including reactor physics, radiation detection, radiation health physics, activation analysis, radiation biology, medical applications and archaeology. Also, UTR-KINKI has been actively engaged in nuclear education with its long history of operation, and has gained extensive experience in educational activities for undergraduate and graduate students, elementary, junior high and high school teachers, junior high and high school students, and general audiences.Table of Contents

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