Vorwort zur 3. Auflage

Auch die zweite Auflage wurde von Studierenden als Begleitbuch zu einschlägigen Vorlesungen gut aufgenommen. Daher bot es ich an, eine erweiterte, ergänzte und korrigierte Auflage vorzulegen.

Insbesondere die enorme Erweiterung des Periodensystems durch künstliche Produktion von Kernen bis zu Elementen mit der Ordnungszahl 118 bot sich für Ergänzungen an. Herr Prof. Sigurd Hofmann (GSI Darmstadt) hat uns dazu die neusten Daten für diese Ergänzung dankenswerterweise zur Verfügung gestellt.

Die Erweiterung des Nuklonensystems auf viele instabile Isotope veranlasste auch die Entwicklung neuer massenspektrometrischer Methoden, die ebenfalls erörtert werden.

Eine Reihe von Unklarheiten konnte durch Hinweise aufmerksamer Leser beseitigt werden. Auch diesmal ist die gute Zusammenarbeit mit dem Verlag, vor allem mit Herrn Dr. Thorsten Schneider, dankbar zu erwähnen.

Frankfurt am Main, Oktober 2007 Klaus Bethge
Gertrud Walter Bernhard Wiedemann

Vorwort zur 2. Auflage

Die erste Auflage des Lehrbuches ist sowohl im Kreis der Kollegen, die das Fach Kernphysik lehren, als auch von den Studierenden gut aufgenommen worden. Viele nützliche Hinweise erreichten uns, die wir nach bestem Wissen in diese zweite Auflage aufgenommen haben. Für diese Mitarbeit sowie für die zahlreichen Hinweise auf Satz-, Schreib- und Sachfehler möchten wir allen danken, die uns geschrieben haben. Für die zweite Auflage ist der Autor enkr eis erweitert worden, denn eine Reihe von Ergänzungen haben sich in der Lehrpraxis als erforderlich erwiesen. Dies betrifft sowohl den Inhalt als auch die Übungsaufgaben. Neben kleineren Änderungen, die zum besseren Verständnis beitragen sollen, sind zusätzliche Themen, wie Cluster-Emisson, Spin der Nukleonen aber vor allem die Anwendungen kernphysikalischer Methoden in der Medizin aufgenommen worden.

Prof. Dr. Andreas Schäfer (Universität Regensburg) hat wertvolle Ratschläge zur Darstellung des Problems des Nukleonenspins gegeben. Prof. Dr. Joachim Maruhn (Universität Frankfurt/Main) hat wesentlich zur verständlichen Darstellung der Cluster-Emission beigetragen.

Wir danken ferner Prof. Dr. Peter Braun-Munzinger (GSI) für die Zurverfügungstellung des Phasendiagramms der Kernmaterie, Prof. Dr. Fritz Bosch (GSI) für neue Hinweise auf den ß-Zerfall in gebundene Zustände und Prof. Dr. Gerhard Kraft (GSI) für Details der Tumortherapie mit schweren Ionen sowie Prof. Dr. Hans Geissei (GSI) für viele Hinweise und umfangreiche Diskussionen zur Frage des Energieverlustes von Teilchen beim Durchgang durch Materie. Herr Prof. Dr. Ernst W. Otten (Universität Mainz) hat uns dankenswerterweise den kürzlich gemessenen Wert für die Masse des Neutrinos mitgeteilt. Ferner hat uns Dr. Branko Stahl (TU-Darmstadt) wertvolle Anregungen zur Behandlung des Mößbauer-Effekts gegeben.

Unser Dank geht auch an Dr. Dieter Pommerrenig (Universität Frankfurt/Main) und Prof. Dr. Joachim Happ (Universität Mainz) für die kritische Durchsicht der Teile des Manuskripts, die die medizinischen Anwendungen der Kernphysik beinhalten. Herr Dr. Peter Kreisler (Siemens AG, Erlangen) hat für die Darstellung der Kernspinresonanz-Tomographie wertvolle Ratschläge gegeben und uns eine Reihe von Bildern zur Verfügung gestellt. Schließlich danken wir Dr. Dieter Hofmann für die sehr sorgfältige Durchsicht des Gesamtmanuskripts.

Besonderer Dank gebührt erneut Frau Claudia Freudenberger für ihren umfangreichen Beitrag durch die sehr sorgfältige Neugestaltung fast aller Bilder.

Die hervorragende Zusammenarbeit mit dem Springer-Verlag, insbesondere mit Dr. Hans J. Kölsch sowie mit Frau Gertrud Dimler, hat sehr zur termingerechten Fertigstellung der 2. Auflage des Lehrbuches beigetragen. Wir hoffen auf eine ebenso gute Aufnahme wie zuvor.

Frankfurt am Main, November 2000 Klaus Bethge
Gertrud Walter Bernhard Wiedemann

Vorwort zur 1. Auflage

Die Tendenz moderner kernphysikalischer Forschung ist sehr stark auf die Untersuchung der Zustände der Materie unter extremen Bedingungen ausgerichtet. Zu diesen extremen Bedingungen gehören z.B. die Kerndichte, aber auch die Anregungsenergien, die analog zur Thermodynamik als Temperatur ausgedrückt werden. Dabei sind zwar die Erkenntnisse über den Atomkern, die über ein halbes Jahrhundert gesammelt wurden, als Fundament wichtig, aber die kernphysikalische Forschung dieses halben Jahrhunderts scheint abgeschlossen zu sein. Das Wissen darüber ist in mehreren sowohl deutsch- als auch fremdsprachigen Lehrbüchern niedergelegt. Demzufolge wird die berechtigte Frage gestellt, ob es dann noch nötig ist, ein weiteres Lehrbuch zu schreiben. Diese Frage habe ich mir auch gestellt und bin dem Wunsch des Springer-Verlags nicht enthusiastisch gefolgt, ein weiteres Buch zu schreiben. Eine solche Aufgabe dennoch zu übernehmen, wurde von mehreren Gesichtspunkten motiviert. Das Lehrbuch sollte als kompaktes Lehrbuch mit Übungsaufgaben denjenigen Studenten und Wissenschaftlern, die Kernphysik als Hilfswissenschaft für ihre anderen Aufgaben ansehen, als Leitfaden dienen. Sie, seien es Physiker in der Festkörperphysik, in der Umweltphysik, in technischen Disziplinen, Chemiker, Biologen oder auch Ingenieure, verwenden nukleare Methoden, ohne oftmals die eigentlichen Grundlagen intensiv studiert zu haben. Ihnen etwas an die Hand zu geben, das ihnen die grundlegenden Begriffe und Methoden vermittelt, ist einer der Gründe gewesen, dieses Buch zu schreiben. Für Vorlesungen vor Studenten, die als Studienabschluß das Staatsexamen anstrebten und in deren Lehrplan auch eine Vorlesung über Kernphysik gehört, fand ich es schwierig, ein Lehrbuch, von denen es mehrere ausgezeichnete gibt, zu empfehlen, das die Bedürfnisse nach Wissen über das Gebiet Kernphysik befriedigt, ohne gleich aus seinen Lesern Kernphysiker heranziehen zu wollen.

Dieses Ziel erforderte es, aus dem sehr umfangreichen Material über die Kernphysik, das in über 40 Jahren intensiver sowohl theoretischer als auch experimenteller Forschung erarbeitet worden ist, dasjenige zusammenzustellen, das einen Überblick über den gegenwärtigen Stand des Wissens zu geben verspricht. Ich habe versucht, den roten Faden nicht zu verlieren, neue wichtige Ergebnisse mit aufzunehmen. Dies Bemühen erforderte es aber auch, wichtige Facetten wegzulassen, die durchaus zu unserem Gesamtbild der Kernphysik beigetragen haben. Dazu gehört auch die Erweiterung des Gebietes in die Teilchenphysik. Um das Bild einer Brücke zu benutzen, kann das Fundament eines Pfeilers die Kernphysik darstellen, während den anderen Pfeiler die Physik der Elementarteilchen bildet. Eine Reihe guter Lehrbücher bietet diesen Brückenschlag an, obwohl der Brückenbogen noch nicht konstruiert ist. Da in den meisten überschaulichen Darstellungen der Kern- und Teilchenphysik die Fülle kernphysikalischer Fakten nicht mehr dargestellt werden, soll dieses Buch versuchen, einen der beiden Brückenpfeiler eingehender darzustellen, während der andere hier nur in Umrissen behandelt wird.

Allen Kapiteln sind Übungsaufgaben angefügt, die den Studenten in die Lage versetzen sollen, einzelne Aspekte sich anhand von Rechnung und Überlegung selbst anzueignen. Obwohl die meisten Übungsaufgaben aufgrund des dargebotenen Stoffes bewältigt werden können, gibt es auch einige Aufgaben, die die Zuhilfenahme anderer weiterführender Literatur erfordern.

Während der Niederschrift des Manuskripts haben viele Kollegen mit Diskussionen und kritischer Durchsicht von Teilen des Manuskripts beigetragen, wofür ich insbesondere Prof. Dr. Klaus Stelzer und Prof. Dr. Alwin Schempp danke. Sehr herzlich habe ich mich bei Prof. Dr. Jörg Kummer zu bedanken, der die Schaltung des Kaskadenbeschleunigers noch einmal am Oszillographen überprüft hat, ebenso hat Dr. Matthias Waldschmidt ein für die Darstellung geeignetes 7-Spektrum neu aufgenommen. Beim Datensuchen und dabei die geeignete Darstellung zu finden, haben mir Dipl.-Phys. Alkis Müller und Dipl.-Phys. Ralf Hausner sehr geholfen. Bilder aus der eigenen Forschungsarbeit stellten mir freundlicherweise zur Verfügung: Prof. Dr. Peter Armbruster, Prof. Dr. Gottfried Münzenberg, Dr. Sigurd Hofmann, Dr. Hans-Jürgen Wollersheim, Dr. Klaus-Dieter Groß, Prof. Dr. Fritz Bosch, Prof. Dr. Gerhard Kraft, Helmut Folger (alle GSI), Dr. Horst Baumann, Dipl.Phys. Frank Link (Institut für Kernphysik der Universität Frankfurt), Dr. Reiner Lieder (KfA Jülich), Prof. Dr. Ulrich Schmidt-Rohr, Dr. R. Repnow (MPI für Kernphysik).

Frau Träumer (MPI für Kernphysik) hat aus alten Negativen die Bilder der Spektrographen angefertigt, und die Pressestelle des IPP hat mir freundlicherweise die Fusionsdiagramme überlassen.

Der ausführliche, tabellarische, historische Überblick enstand durch die Hilfe vieler in- und ausländischer Kollegen, von denen einige oben genannt sind, aber die Hilfe von Prof. Dr. Glen Seaborg (Berkeley) und Dr. A. TerAkopian (Dubna) soll hier dankbar erwähnt werden.

Ganz besonders zu danken habe ich Frau Claudia Freudenberger, die unermüdlich die Zeichnungen anfertigte und mit den vielen notwendigen Korrekturen versah, Herrn Dipl.-Phys. Ralph C. Bär, der die umfangreiche Aufgabe übernommen hat, das Manuskript in TEX umzusetzen, sowie Herrn Dr. Bernhard Wiedemann, der über viele Jahre die Übungen zu den Vorlesungen betreut und jeweils dort modernisiert hat, wo eine geschicktere Formulierung angebracht schien. Seiner sorgfältigen Durchsicht des Manuskripts verdanke ich viele wertvolle Hinweise auf Unstimmigkeiten und Fehler.

Viele wichtige Hinweise und Verbesserungsvorschläge verdanke ich Prof. Dr. G. Mairle, Mannheim, Prof. Dr. R. Bock und Dr. G. Siegert (GSI), die das Manuskript mit kritischem Auge gelesen und ihr Votum abgegeben haben.

In Zusammenarbeit mit Dr. H.J. Kölsch vom Springer-Verlag, Heidelberg, wurden viele wichtige Gesichtspunkte zusätzlich berücksichtigt, die wesentlich zum Gelingen beigetragen haben. Dafür sei ihm ganz besonders gedankt.

Frankfurt am Main, Mai 1996
Klaus Bethge