No one has ever seen a quark. Yet physicists seem to know quite a lot about the properties and behavior of these ubiquitous elementary particles. Here a top researcher introduces us to a fascinating but invisible realm that is part of our everyday life. Timothy Smith tells us what we know about quarks--and how we know it.

Though the quarks that make science headlines are typically laboratory creations generated under extreme conditions, most quarks occur naturally. They reside in the protons and neutrons that make up almost all of the universe's known matter, from human DNA to distant nebulae, from books and tables to neutron stars. Smith explains what these quarks are, how they act, and why physicists believe in them sight unseen. How do quarks arrange themselves? What other combinations can nature make? How do quarks hold nuclei together? What else is happening in their hidden worlds? It turns out that these questions can be answered using a few simple principles, such as the old standby: opposites attract. With these few principles, Smith shows how quarks dance around each other and explains what physicists mean when they refer to "up" and "down" quarks and talk about a quark's color, flavor, and spin.

Smith also explains how we know what we know about these oddly aloof particles, which are eternally confined inside larger particles. He explains how quark experiments are mounted and how massive accelerators, targets, and detectors work together to collect the data that scientists use to infer what quarks are up to.

A nonmathematical tour of the quark world, this book is written for students, educators, and all who enjoy scientific exploration--whether they seek a taste of subnuclear physics or just wonder about nature on the smallest of scales.

The Cold War reconsidered as a limited nuclear war "[A] grimly important analysis of the cold war."-Andrew Robinson Nature "Inexorable clarity and care for his fellow humans mark Robert Jacobs's guide to the Cold War as a limited nuclear war, whose harms disfigure any possible future."-Norma Field, author of In the Realm of a Dying Emperor: Japan at Century's End In the fall of 1961, President Kennedy somberly warned Americans about deadly radioactive fallout clouds extending hundreds of miles from H-bomb detonations, yet he approved ninety-six US nuclear weapon tests for 1962. Cold War nuclear testing, production, and disasters like Chernobyl and Fukushima have exposed millions to dangerous radioactive particles; these millions are the global hibakusha. Many communities continue to be plagued with dire legacies and ongoing risks: sickness and early mortality, forced displacement, uncertainty and anxiety, dislocation from ancestors and traditional lifestyles, and contamination of food sources and ecosystems. Robert A. Jacobs re-envisions the history of the Cold War as a slow nuclear war, fought on remote battlegrounds against populations powerless to prevent the contamination of their lands and bodies. His comprehensive account necessitates a profound rethinking of the meaning, costs, and legacies of our embrace of nuclear weapons and technologies.

Das vorliegende Taschenbuch soll weder ein Lehrbuch fur den werdenden Experten auf dem Gebiet der Hoch- energiephysik noch eine Monographie fur den Spezialisten dieses Teilgebietes der Physik sein. Es ist ein Versuch, den tiefgreifenden Wandel im Verstandnis der Mikro- welt, wie er sich in der zweiten Halfte der siebziger Jahre vollzog, einem breiteren interessierten Leserkreis nahc- zubringen. Die wohl wesentlichsten Impulse waren die Entdeckung der neuen Teilchen in der Hadronenspektro- skopie, der experimentelle Nachweis des neutralen Stro- mes in der schwachen Wechselwirkung und der Nachweis der Substruktur der Hadronen beim Studium der tief- inelastischen Lepton-Hadron-Streuung. Durch diese Ent- deckungen erhielten Modelle wie etwa das Quark-Modell ein neues Gewicht. Von besonderer Bedeutung erwiesen sich die Entdeckungen jedoch fur das Verstandnis der fundamentalen Krafte der Natur wie beispielsweise die Zusammenfassung der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen durch eine Feldtheorie. Das vorliegende Taschenbuch ist in erster Linie fur Fachkollegen gedacht, die auf anderen Teilgebieten der Physik, sei es in der Industrie, der Hochschule, dem Forschungsinstitut oder der Schule, arbeiten. Aber auch Diplomanden oder Wissenschaftler angrenzender Dis- ziplinen koennen es nutzen, um sich einen UEberblick uber den erreichten Stand und die Probleme der Hochenergie- physik zu verschaffen. 6 Vorwort Mein besonderer Dank gilt dem Kollegen Prof. Dr. U. KUNDT fur die vielen Hinweise und Anregungen bei der Konzeption und Abfassung des Manuskripts. Frau J. NOTTROT: r' danke ich fur ihre grosse Hilfe bei seiner Herstellung. August 1979 KARL LANIUS Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung . . . . . . . . . . 9 Symmetrien und Erhaltungssatze 2.

In der Quantentheorie werden Observable durch Operatoren im Hilbert-Raum dargestellt. Der dafA1/4r geeignete mathematische Rahmen sind die Cx - Algebren, welche Matrizen und komplexe Funktionen verallgemeinern. Allerdings benAtigt man in der Physik auch unbeschrAnkte Operatoren, deren Problematik eigens untersucht werden muA. Dementsprechend werden zunAchst mathematische Fragen studiert und dann die Methoden auf atomare Systeme angewandt. Obgleich man auAer dem Wasserstoffatom kaum explizit lAsbare Probleme findet, lassen sich nicht nur allgemeine qualitative Fragen, etwa bezA1/4glich des Energiespektrums und Streuverhaltens, beantworten, sondern auch quantitativ kann man auch fA1/4r kompliziertere Systeme fA1/4r meAbare GrAAen Schranken teils befriedigender Genauigkeit finden. Inhaltsverzeichnis: Einleitung: Die Struktur der Quantentheorie; GrAAenordnungen atomarer Systeme.- Die mathematische Formulierung der Quantenmechanik: Lineare RAume; Algebren; Darstellungen im Hilbertraum; Einparametrige Gruppen; UnbeschrAnkte Operatoren und quadratische Formen.- Quantendynamik: Das Weyl-System; Der Drehimpuls; Die Zeitentwicklung; Der Limes t; StArungstheorie; StationAre Streutheorie.- Atomare Systeme: Das Wasserstoffatom; Das H-Atom in AuAeren Feldern; Heliumartige Atome; Streuung am einfachen Atom; Komplexe Atome; Kernbewegung und einfache MolekA1/4le.

Dieses Buch bezweckt die Bereitstellung einer Einfiihrung in die Praxis und Theorie der NMR-Spektroskopie, die es dem studentischen Leser ermoglicht, das Protonenresonanzspektrum einer einfachen un- bekannten organischen Verbindung aufzunehmen und zu deuten. Zwar enthalten die meisten einfiihrenden Lehrbticher der organi- schen Chemie eine Darstellung der NMR-Spektroskopie, jedoch ist die Besprechung gewohnIich ziemlich knapp. Auch viele Laboratoriums- vorschriften der organischen Chemie erwahnen die NMR- Spektroskopie, aber nur einige besprechen die Deutung der Spektren; selten wird eriautert, wie die Probe zu praparieren und wie das Spek- trum aufzunehmen ist. Nachdem nunmehr NMR ein so bedeutsamer Teil der organischen Chemie geworden ist und Protonenresonanzspek- trometer weithin verfiigbar sind, glauben wir, daB viele Dozenten und Studenten der Theorie und Praxis der NMR-Spektroskopie mehr Auf- merksamkeit zu widmen wtinschen. Dieses kurze Einfiihrungsbuch ist daher so angeIegt, daB es eine umfassendere Darstellung erieichtert. In den ersten Kapiteln werden der NMR-Effekt eingefiihrt und die drei Hauptmerkmale eines NMR-Spektrums beschrieben: die Unterschiede in der chemischen Verschiebung, das Integral und die Linienaufspal- tung infolge von Spin-Spin-Wechselwirkung. Sod ann wird die Auf- spaitung 1. Ordnung gezeigt und besprochen; dann werden von der 1. Ordnung abweichende, komplizierte Aufspaltungsbiider beschrie- ben. Die magnetische Aquivalenz wird exakt definiert. Kap. 7 ist der Deutung der Protonenresonanzspektren einer Anzahl von Verbindun- gen bekannter Struktur gewidmet und eriautert, wie die Interpretation der Spektren unbekannter Verbindungen anzupacken ist. Zwei KapiteI beschreiben dann praktische Aspekte der Probenvorbereitung und der Spektrenaufnahme, und ein SchluBkapiteI erwahnt einige weitere An- wendungen und Techniken der NMR-Spektrometrie.

, Moechten die ungeheuren Moeglichkeiten, die mit der Verwertung der Kernumwand- lungen verbunden sind, zum Segen der Menschheit und nicht zu ihrer Vernich- tung fuhren! 0Tro HAHN Es bedarf wohl keiner besonderen Betonung, dass die Atom-und Kernphysik in den letzten Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewonnen haben. Mit fortschreitender Vertiefung der Erkenntnisse, der Verwendung immer neuer und gewaltigerer technischer Hilfsmittel in der Forschung und der von Jahr zu Jahr groesser werdenden praktischen Bedeutung wachsen naturgemass auch das lgemeine Interesse und der Wunsch nach einer zusammenfassenden Darstellung aller damit verbundenen Grundfragen. Diesem Zweck moechte dieses Buch dienen, das zudem moeglichst ubersichtlich und leicht verstandlich sein soll. Es will vor allem den Studierenden unserer Fachschulen, den Hochschulstudenten, fur welche die Physik nicht Hauptfach ist, und allen gebildeten Laien eine Hilfe sein, denen nur elementare mathematische Kenntnisse zur Verfugung stehen. Das Eindringen in die eigentliche Theorie setzt bekanntlich umfangreiche mathematische Hilfsmittel voraus. Um so starker tritt andererseits das Be- durfnis nach anschaulicher Vorstellung a!lf, was wiederum auf Schwierigkeiten stoesst, weil die Hauptgegenstande, um die es hier geht - das Atom, die Elementarteilchen und Energie- quanten-, der unmittelbaren Anschauung nicht zuganglich sind. Wenn es der Verfasser dennoch versucht, weitgehend bildliehe Darstellungen heranzuziehen, dann muss betont werden, dass es sich nur um Modell-, also Hilfsvorstellungen handelt, die das Verstandnis erleichtern sollen, keinesfalls aber um naturgetreue, vergroesserte Wiedergaben der wirklichen Verhaltnisse. In ahnlicher Weise werden auch manche theoretische Grundlagen, z. B. die Unscharfe- beziehung, mit moeglichst anschaulichen Mitteln erlautert.

Das Problem der mechanischen Beanspruchung von Festkorpern wird aus wissenschaftlichem Interesse, aber auch auf Grund seiner eminent praktischen Bedeutung seit langem studiert. Die fruhen theoretischen Arbeiten der Kontinuumsmechanik legten zunachst idealisierend isotropes Verhalten des Werkstuckes zu- grunde, seit langerem werden aber auch anisotrope Medien in den Kreis der Betrachtungen gezogen. In den zwanziger Jahren unseres Jahrhunderts entstand eine zweite Arbeitsrichtung, die sich mit diesen Fragen, ausgehend von kristallphysikalischen Grundlagen, beschaftigt. Die Moglichkeit der Zuchtung groBer Kristalle und die durch Rontgenstrahlbeugung gegebene Struktur- und Texturforschung standen an der Wiege der neuen Richtung, in der die Anisotropie des elastischen und plastischen Verhal- tens im Mittelpunkt steht. Diese Arbeiten werden heute welt- weit in groBem Umfang betrieben, besonders auch unter Beruck- sichtigung der Bedeutung von Gitterfehlern. Auf den internationalen Kongressen der Gesellschaft fur an- gewandte Mathematik und Mechanik haben wahrend einer Reihe von Jahren Vertreter beider Arbeitsrichtungen uber ihre Ergebnisse berichtet. Leider flaute diese Zusammenarbeit immer mehr ab und etwa seit Ende des Zweiten Weltkrieges haben sich beide Gruppen weitgehend isoliert. Die so wichtige Kenntnis der Er- gebnisse der sachlich verwandten Nachbargruppe ist leider auf beiden Seiten sehr zuruckgegangen.

The book is a guide to the practical application of statistics in data analysis typically encountered in the physical sciences. Students and researchers who work with experimental data will find this a valuable text. The topics include probability, random variables, Monte Carlo techniques, statistical tests, parameter estimation, and unfolding methods.

The hands of humans split the atom and reshaped the world. Gradually revealing a sublime nightmare that begins with spontaneous nuclear fission in the protozoic and ends with the omnicide of the human race, The Manhattan Project traces the military, cultural, and scientific history of the development of nuclear weapons and nuclear power through searing lyric, procedural, and visual poetry. Ken Hunt's poetry considers contemporary life-life in the nuclear age-broadly and deeply. It dances through the liminal zones between routine and disaster, between life and death, between creation and destruction. From the mundane to the extraordinary, Hunt's poems expose the depth to which the nuclear has impacted every aspect of the everyday, and question humanity's ability to avoid our destruction. Challenging the complicity of the scientists who created devastating weapons, exploring the espionage of the nuclear arms race, and exposing the role of human error in nuclear disaster, The Manhattan Project is a necropastoral exploration of the literal and figurative fallout of the nuclear age. These poems wail like a meltdown siren, condemning anthropocentric thinking for its self-destructive arrogance.

The Treaty on the Nonproliferation of Nuclear Weapons (NPT), is the cornerstone of non-proliferation and disarmament efforts.Yet its negotiation and success were not inevitable. This book aims to address the developments that led to the negotiation of the treaty, examine its implementation, and address challenges that the NPT faces going forward.