Peter Schmüser Livres

The global interest in coherent X-ray light sources has led to significant efforts in developing X-ray lasers, particularly the free-electron laser (FEL), which promises ultra-bright X-ray pulses of femtosecond duration. This book focuses exclusively on the FEL approach, without comparing it to other types of X-ray lasers. It serves as an introductory text aimed at newcomers to the field, including graduate students, accelerator physicists, engineers, and technicians, rather than as a scientific monograph for experts. The content is based on lectures from one author at the CERN Accelerator School and a series of seminars on FEL theory for non-specialists by the other author at DESY. The book presents the theory of low-gain and high-gain FELs in clear mathematical language, emphasizing the assumptions and approximations necessary for deriving the differential equations that describe FEL dynamics. While the authors strive for simplicity, some mathematical derivations may still be complex. However, they believe there is no easier approach to FEL theory available. More intricate calculations are included in the appendices for reference.

Das zweibändige Lehrbuch vermittelt die Grundlagen der theoretischen Physik und berücksichtigt dabei besonders die Quantenmechanik, die spezielle Relativitätstheorie und die Elektrodynamik für den Unterricht an Gymnasien. Band 2 bietet eine systematische Einführung in die Elektrodynamik auf Basis der Maxwellschen Gleichungen sowie eine Einführung in die relativistische Mechanik. Der Stoff wird einfach und klar dargestellt, Abbildungen und didaktische Anmerkungen erleichtern den Zugang zur Theorie und geben Hinweise für die Vermittlung im Unterricht.

Die Lehrbücher „Theoretische Physik für Studierende des Lehramts 1 und 2“ haben zum Ziel, zukünftigen Physiklehrern/innen die Grundlagen der theoretischen Physik zu vermitteln mit besonderer Betonung der für das Gymnasium wichtigen Gebiete: Quantenmechanik, spezielle Relativitätstheorie und Elektrodynamik. Der erste Band bietet eine systematische Einführung der Quantentheorie auf der Basis der Schrödinger-Gleichung und unter Einbeziehung moderner Experimente (wie beispielsweise zur Verschränkung und zur Nichtlokalität der Quantenmechanik). Es wurde ein einfacherer, weniger formaler Zugang zu den theoretischen Konzepten und Methoden gewählt, damit auch Studierende, die nicht Mathematik als zweites Fach belegt haben, die Chance erhalten, die theoretischen Aspekte der Quantenmechanik zu begreifen. Ausführliche Diskussionen neuer experimenteller Daten und didaktische Anmerkungen helfen hierbei.

Die Dirac-Gleichung und Feynman-Graphen werden in Anlehnung an die Feynmanschen Originalarbeiten eingeführt. Viele Reaktionen der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung werden vom Matrixelement bis zum Wirkungsquerschnitt explizit berechnet. Die Eichinvarianz in der Elektrodynamik und der Quantenmechanik wird besprochen und der Higgs-Mechanismus in Analogie zum Meißner-Effekt in Supraleitern dargestellt. Die Eichtheorien der vereinheitlichten elektroschwachen Wechselwirkung und der Quark-Gluon-Wechselwirkungen (Quantenchromodynamik) schließen daran an. Das Buch ist zum Gebrauch neben Vorlesungen und zum Selbststudium gedacht, wofür der Autor viele Übungsaufgaben stellt. Für den Fachmann ist es ein Referenzbuch für den praktischen Umgang mit Feynman-Graphen.