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Neben der Elementarteilchen- und der Festkoerperphysik ist die
Plasmaphysik eines der zukunftstrachtigsten Gebiete der Physik. Die
vielen praktischen Anwendungen reichen von der Fusionsenergie, der
Weltraumforschung, der Werkstoffbearbeitung, neuartigen Raketen und
Teilchenbeschleunigern, neuen Quellen fur Licht, Teilchenstrahlung
und Laserstrahlung, Plasmaschaltern, Plasmawellenleitern,
Plasmakondensatoren u.a. bis hin zur Plasmaphysik des Festkoerpers,
zu plasmachemischen Methoden, etwa der Benzinerzeugung oder von
Edelgasreaktionen, und zu Plasmakerzen zur Beseitigung von
Sonderabfallen. 99% der gesamten Materie des Weltalls befindet sich
im Plasmazustand. Der Physiker bezeichnet als Plasma gasfoermige,
flussige oder feste Materie, in der freie Ladungstrager (Ionen,
ungebundene Elektronen) in einer solchen Anzahl vorkommen, da sie
durch ihre Wechselwirkung die Eigenschaften des Mediums wesentlich
bestimmen. Metalle, manche Halbleiter, konzentrierte Elektrolyte
oder ionisierte Gase sind daher als Plasmen zu bezeichnen. Das
vorliegende Lehrbuch gibt in einer fur Studenten, Techniker und
Physiker leicht verstandlichen und anschaulichen Art einen kurzen
UEberblick uber das Gesamtgebiet der Plasmaphysik und ihre
Anwendungen. Fur Physiker, Techniker und Studenten Werbemittel:
Novi Physics 4/94, Werbeblatt
Bei der Erforschung der Struktur der Materie spielen seit den
zwanziger Jahren dieses Jahrhunderts Teilchenbeschleuniger eine
wichtige Rolle. Sie liefern die fur die Experimente mit Atomkernen
oder Elementarteilchen erforderlichen hoch- energetischen Strahlen
mit 'reproduzierbaren, wohldefinierten Eigenschaften. Im Laufe der
Zeit sind die fur diesen Zweck entwickelten Anlagen vor allem wegen
der erforderlichen sehr hohen Teilchenenergien immer groesser
geworden und ha- ben inzwischen Dimensionen von uber 10 km
erreicht, die nur noch im Rahmen von Grossforschungsanlagen gebaut
und betrieben werden koennen. Daneben hat sich in jungerer Zeit
eine zweite wichtige Anwendung von Beschleunigern eta- bliert,
nahmlich die Nutzung der sogenannten Synchrotronstrahlung. Diese
wurde erstmals in Elektronen-Synchrotrons beobachtet, nach denen
sie auch be- nannt wurde. Wegen ihrer hervorragenden Eigenschaften
hat sie sich neben den Neutronenstrahlen zum wichtigsten Werkzeug
zur Untersuchung von Festkoerpern entwickelt. Daher werden
inzwischen weltweit viele meist kleinere Elektronen- beschleuniger
gebaut, die ausschliesslich fur diesen Zweck optimiert sind. Die
Beschleunigerphysik hat sich damit ein recht breites Anwendungsfeld
geschaffen. Das vorliegende Buch hat sich zum Ziel gesetzt, die
wichtigsten physikali- schen und technischen Grundlagen der
Beschleuniger systematisch zusammen- zutragen und dabei die
Anforderungen der Teilchen- und Hochenergiephysik wie auch die
Erzeugung der Synchrotronstrahlung zu behandeln. Wegen der grossen
Vielfalt der Beschleunigertypen und ihrer diversen Anwendungen war
es aller- dings nicht moeglich, alle heute im Beschleunigerbereich
wichtigen Teilaspekte hier zu behandeln. Daher wurde bewusst eine
Auswahl getroffen, bei der ne- ben den fur alle Beschleuniger
wichtigen Grundlagen besonders die Aspekte der
Elektronenspeicherringe in den Vordergrund treten.
In derUmgangssprache besitzt das Wort Symmetrie zwei verschie- dene
Bedeutungen. Erstens bedeutet es dasselbe wie Ausgewogenheit,
Harmonie und Schonheit. Zweitens dasselbe wie Spiegelsymmetrie. Der
Symmetriebegriff der Physik prazisiert und verallgemeinert den
Begriff Spiegelsymmetrie der Umgangssprache. Er kann auf Objekte im
Raum, auf den Raum selbst, auf die Zeit, auf Aufgaben und Losungen
und auf die N aturgesetze angewendet werden. Dies Buch ist den
Symmetrien der Naturgesetze und ihren Bre- chungen gewidmet. Sonst
noch aufgenommenes dient zur Illustration. Alle Symmetrien
verbindet ihre Beziehung zur Unbeobachtbarkeit. Eine Transformation
ist genau dann eine Symmetrietransformation, wenn nicht beobachtet
werden kann, ob sie durchgefiihrt wurde. Das ist, sehr verkiirzt,
ein Hauptthema des Buches. Das Buch "Symmetrie - Bauplan der Natur"
eines der Autoren (Genz 1987a) enthiilt die Ankiindigung einer
Broschiire mit den in dem populiirwissenschaftlichen Buch
unterdriickten Formeln. Statt der ge- plant en Broschiire ist nun
dieses Buch entstanden. Es erziihlt das Sym- metriethema neu - fiir
Leser, die iiber bessere Kenntnisse in den Natur- wissenschaften
verfiigen, als sie beim allgemeinen Publikum vorausge- setzt werden
konnen.
Das Konzept des Hochtemperaturreaktors (HTR) zeichnet sich durch
"inharente Sicherheit" aus; weitere Vorzuge liegen darin, dass
bereits kleinere Einheiten wirtschaftlich betrieben werden und
nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch in der Warme- und
Verfahrenstechnik eingesetzt werden koennen. Damit ist der HTR als
Alternative zu den bisher favorisierten Reaktorlinien in das
oeffentliche Interesse getreten. Das Buch vermittelt nicht nur
technische Fakten, sondern erlautert die physikalischen und
technischen Prinzipien zum Verstandnis der Funktion und stellt die
notwendigen Grundlagen fur die Auslegung des Kugelhaufenreaktors
zur Verfugung. Die Komponenten werden ausfuhrlich beschrieben. Ein
Schwerpunkt liegt auf der Diskussion der Sicherheitseigenschaften
bzw. des Stoerfallverhaltens; ebenso werden die Konzepte zur
Brennstoffversorgung bzw. -entsorgung vorgestellt.
Einsatzmoeglichkeiten des HTR werden ebenso wie Bewertungsverfahren
fur den wirtschaftlichen Betrieb aufgezeigt.
FA1/4r die meisten Menschen begann das Atomzeitalter 1945 mit den
AtombombenabwA1/4rfen auf Hiroshima und Nagasaki. Die Grundlagen
fA1/4r diese Entwicklung wurden aber ein halbes Jahrhundert zuvor
in ruhigen UniversitAtslaboratorien gelegt. Die Untersuchungen
A1/4ber die Struktur des Atoms und seines Kerns erschienen bis 1938
rein akademisch. Mit der Entdeckung der Kernspaltung im Jahre 1938
Anderte sich die Forschungslandschaft gewaltig. Die Freisetzung und
BezAhmung der immensen Energiemengen, die im Atomkern enthalten
sind, gehAren zu den wichtigsten Errungenschaften der Menschheit.
Der Autor - selbst ein Pionier der Kernforschung - erzAhlt die
Geschichte dieser Entwicklungen und konzentriert sich dabei auf die
beteiligten Wissenschaftler, ihre PersAnlichkeit und
BeweggrA1/4nde.
The study of neutrinos and their interaction with matter has made
many important contributions to our present knowledge of physics.
This advanced text introduces neutrino physics and presents a
theoretical framework for describing relativistic particles. It
gives a pedagogical description of the neutrino, its properties,
the standard model of electroweak interactions, and neutrino
scattering from leptons and nucleons. Focusing on the role of
nuclear effects, the discussion extends to various processes of
quasielastic, inelastic, and deep inelastic scattering from
nucleons and nuclei. Neutrino sources, detection and oscillation,
along with the role of neutrinos in astrophysics and motivation for
the need of physics beyond the standard model are discussed in
detail. This topical book will stimulate new ideas and avenues for
research, and will form a valuable resource for advanced students
and researchers working in the field of neutrino physics.
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.
As an integral part of the International Project on Innovative
Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO), several collaborative
projects were established by its members. The IAEA/INPRO
Collaborative Project on Environmental Impact Benchmarking
Applicable for Nuclear Energy Systems under Normal Operation (ENV)
was one of them. This publication is the outcome of the ENV
summarising results developed under this project by the groups of
national experts. It presents a set of examples of different
approaches for estimating environmental impact from nuclear power
plants (NPPs) under normal operation conditions in different
countries based on participants' experience and considering the
IAEA Safety Standard on a generic framework for consideration of
radiological environmental impact. It also contributes to the
development of a common understanding in assessing releases from
new NPPs and associated activities in terms of the radiation dose
to members of the public. This publication will contribute to
further improvement of the INPRO methodology and can help Member
States applying it to perform a nuclear energy system assessment in
the area of environmental impact of stressors.
To assure the safe, technically optimal and cost effective
management of spent fuel and radioactive waste, appropriate
policies and strategies are required. This publication clarifies
the differences between a policy and a strategy, and provides
principal advice to Member States on the typical composition,
mutual links and the process of compilation of such documents. It
also offers options for and indicates approaches to the management
of spent fuel and radioactive waste, thus enabling an effective
spent fuel and radioactive waste management infrastructure to be
developed.
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.
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