Die schwache Wechselwirkung in Kern-, Teilchen- und Astrophysik

N Notationen.- N.1 Natürliche Einheiten.- N.2 Relativistische Großen.- N.3 Operatoren und Matrizen.- N.4 Vektoren.- N.5 Symbole für mathematische Operationen.- N.6 Dirac-Matrizen.- N.7 Isospin.- N.8 Zur Bezeichnung von Teilchen, Teilchenzuständen und Teilchenoperatoren (Feldoperatoren).- 1 Elementarteilchen und Wechselwirkungen -- Überblick.- 1.1 Die elementaren Bausteine der Materie.- 1.2 Die elementaren Wechselwirkungen und die Feldquanten.- 1.3 Quantenzahlen und Erhaltungsgrößen in Kern- und Elementarteilchenphysik.- 2 Klassische Theorie der schwachen Wechselwirkung, Kernbetazerfall.- 2.1 Phänomenologie des Kernbetazerfalls.- 2.2 Vier-Fermionen-Punkt-Wechselwirkung.- 2.3 Formalismus des Kernbetazerfalls.- 2.4 Doppel-Betazerfall.- 2.5 Grenzen der klassischen Theorie.- 3 Kernstruktur und Betazerfall.- 3.1 Allgemeine Bedeutung.- 3.2 Betazerfall und kollektive Kernanregungen.- 3.2.1 GT-Zerfall und Ladungsaustauschreaktionen.- 3.3 Summenregeln für erlaubten Betazerfall.- 3.4 Kernmatrixelemente für den ß-Zerfall.- 3.5 Quenching der Gamow-Teller-Stärke.- 3.6 Matrixelemente für den Doppel-Betazerfall.- 4 Eichtheorien.- 4.1 Das Eichprinzip.- 4.2 SU(2), eine Vorstufe zur schwachen Wechselwirkung.- 4.3 Spontane Symmetriebrechung.- 5 Die Glashow-Weinberg-Salam Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung.- 5.1 Die Verkopplung von schwacher und elektromagnetischer Wechselwirkung.- 5.2 Hadronischer schwacher Strom auf Quarkebene.- 5.3 Tests der GWS-Theorie.- 5.4 Kernbetazerfall als schwache Wechselwirkung der Quarks.- 6 Die schwache Wechselwirkung im Rahmen der Großen Vereinigungstheorien.- 6.1 Was versteht man unter einer großen Vereinigung?.- 6.2 Die minimale Losung (Georgi-Glashow-Modell).- 6.3 SO(10), die einfachste Erweiterung von SU(b).- 6.4 Supersymmetrische GUT-Modelle.- 7 Neutrinos.- 7.1 Majorana- contra Dirac-Neutrinos.- 7.2 Neutrinos innerhalb der GUT-Modelle.- 7.3 Möglichkeiten experimenteller Prüfung der Natur der Neutrinos.- 8 Schwache Wechselwirkung und Astrophysik.- 8.1 Der Kollaps schwerer Sterne und die schwache Wechselwirkung.- 8.2 Die Synthese der schweren Elemente im Universum.- 9 GUT und Kosmologie.- 9.1 Das kosmologische Standardmodell.- 9.2 Grenzen des Standardmodells.- 9.3 Inflation.- 9.4 Die kosmologische Konstante A.- 9.5 Neutrinos im Kosmos.- A Anhang.- A.1 Relativistisch invariante Bewegungsgleichungen der Quantenmechanik.- A.1.1 Die Klein-Gordon-Gleichung.- A.1.2 Die Dirac-Gleichung.- A.2 Zweite Quantisierung, Feldoperatoren.- A.2.1 Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren.- A.2.2 Quantenfelder.- A.3 Lagrange-Formalismus.- A.3.1 Lagrangedichte des Dirac-Feldes.- A.3.2 Lagrangedichte eines Elektrons mit elektromagnetischer Wechselwirkung, Feynman-Diagramme.- A.4 Diskrete Symmetrien eines Dirac-Feldes.- A.4.1 Paritätstransformation.- A.4.2 Ladungskonjugation (Teilchen-Antiteilchen-Konjugation).- A.4.3 Zeitumkehr.- A.4.4 Händige Dirac-Felder, Ladungskonjugation und CP-Konjugation.- A.5 Lie'sche Gruppen und kontinuierliche Symmetrietransformationen.- A.5.1 Definition einer Lie'schen Gruppe.- A.5.2 Darstellungen einer Gruppe.- A.5.4 Das Noether-Theorem.- A.5.5 Das Wigner-Eckart-Theorem.- L Literaturverzeichnis.- S Sachverzeichnis.