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This new volume, I/23, of the Landolt-Börnstein Data Collection series continues a tradition inaugurated by the late Editor-in-Chief, Professor Werner Martienssen, to provide in the style of an encyclopedia a summary of the results and ideas of Relativistic Heavy Ion Physics. Formerly, the Landolt-Börnstein series was mostly known as a compilation of numerical data and functional relations, but it was felt that the more comprehensive summary undertaken here should meet an urgent purpose. Volume I/23 reports on the present state of theoretical and experimental knowledge in the field of Relativistic Heavy Ion Physics. What is meant by this rather technical terminology is the study of strongly interacting matter, and its phases (in short QCD matter) by means of nucleus-nucleus collisions at relativistic energy. The past decade has seen a dramatic progress, and widening of scope in this field, which addresses one of the chief remaining open frontiers of Quantum Chromodynamics (QCD) and, in a wider sense, the "Standard Model of Elementary Interactions". The data resulting from the CERN SPS, BNL AGS and GSI SIS experiments, and in particular also from almost a decade of experiments carried out at the "Relativistic Heavy Ion Collider"(RHIC) at Brookhaven, have been fully analyzed, uncovering a wealth of information about both the confined and deconfined phases of QCD at high energy density.

Quantum theory. --- Elementary Particles, Quantum Field Theory.

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- Welche Probleme tauchen in relativistischen Erweiterungen der Schrödinger-Theorie auf, insbesondere wenn man an der gewohnten Ein-Teilchen-Wahrscheinlichkeitsinterpretation festhält? - Inwieweit können diese Schwierigkeiten überwunden werden? - Worin besteht die physikalische Notwendigkeit von Quantenfeldtheorien? Viele Bücher geben auf solch fundamentale Verständnisfragen nur unzureichend Antwort, indem sie das relativistisch-quantenmechanische Ein-Teilchenkonzept zugunsten einer möglichst frühen Einführung der Feldquantisierung relativ schnell abhandeln oder ganz weglassen. Im Gegensatz dazu betont das vorliegende Lehrbuch gerade diesen Ein-Teilchenaspekt (relativistische Quantenmechanik ‚im engeren Sinne’), diskutiert die damit einhergehenden Probleme und motiviert somit auf physikalisch verständliche Weise die Notwendigkeit quantisierter Felder. Die ersten beiden Kapitel beschäftigen sich mit der ausführlichen Darlegung und Gegenüberstellung der Klein-Gordon- und Dirac-Theorie - immer mit Blick auf die nichtrelativistische Theorie. Im dritten Kapitel werden relativistische Streuprozesse behandelt und die Feynman-Regeln aus Propagatorverfahren heraus entwickelt. Dabei wird auch hier deutlich, warum man letztlich um eine quantenfeldtheoretische Begründung nicht herumkommt. Dieses Lehrbuch wendet sich an alle Studierenden der Physik, die an einer übersichtlich geordneten Darstellung der relativistischen Quantenmechanik ‚im engeren Sinne’ und deren Abgrenzung zu Quantenfeldtheorien interessiert sind.

Elementary particles (Physics). --- Quantum field theory. --- Quantum physics. --- Elementary Particles, Quantum Field Theory. --- Quantum Physics.

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This book is a significant contribution within and across High Energy Physics and Algebraic Combinatorics. It is at the forefront of the recent paradigm shift according to which physical observables emerge from geometry and combinatorics. It is the first book on the amplituhedron, which encodes the scattering amplitudes of N=4 Yang-Mills theory, a cousin of the theory of strong interactions of quarks and gluons. Amplituhedra are generalizations of polytopes inside the Grassmannian, and they build on the theory of total positivity and oriented matroids. This book unveils many new combinatorial structures of the amplituhedron and introduces a new important related object, the momentum amplituhedron. Moreover, the work pioneers the connection between amplituhedra, cluster algebras and tropical geometry. Combining extensive introductions with proofs and examples, it is a valuable resource for researchers investigating geometrical structures emerging from physics for some time to come.

Elementary particles (Physics). --- Quantum field theory. --- Algebraic geometry. --- Mathematics. --- Elementary Particles, Quantum Field Theory. --- Algebraic Geometry. --- Applications of Mathematics.

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Dieser Band beginnt mit einer vertieften Analyse von Symmetrien in der Quantenphysik. Er behandelt Quantenfeldtheorie von skalaren Feldern, Eichbosonen und Fermionen - überwiegend in kanonischer Quantisierung - und ihre Anwendungen auf wichtige elektromagnetische und schwache Prozesse. Die Methode der Feynman-Graphen wird durch viele Beispiele aus der Quantenelektrodynamik und der schwachen Wechselwirkung illustriert, die bis zu den Observablen (Streuquerschnitte oder Zerfallswahrscheinlichkeiten) durchgeführt sind. Das Prinzip der Regularisierung und Renormierung wird ebenso beschrieben wie die physikalische Bedeutung der wichtigsten Strahlungskorrekturen. Das Buch enthält sowohl ausgearbeitete Beispiele als auch Übungsaufgaben, die mit Lösungen oder Hinweisen versehen sind. Neu in der 2. Auflage sind zwei Abschnitte über die Pfadintegralmethode in der Quantenmechanik und der -feldtheorie. Das Buch schließt mit Lebensdaten und historischen Anmerkungen zu einigen der Begründer der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie.

Elementary particles (Physics). --- Quantum field theory. --- Mathematical physics. --- Elementary Particles, Quantum Field Theory. --- Theoretical, Mathematical and Computational Physics.

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Dieses Buch liefert eine didaktische Einführung in gruppentheoretische Überlegungen und Methoden, die ein tiefes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen ermöglichen. Es richtet sich primär an Studierende des Masterstudiengangs Physik, ist aber auch für Studierende der Mathematik geeignet, die ein Interesse am konkreten Einsatz der Gruppentheorie mitbringen. Die ersten drei Kapitel befassen sich mit den mathematischen Aspekten der Gruppentheorie, die der Formulierung von Symmetrieprinzipien und ihrer phänomenologischen Anwendung zugrunde liegen. In den folgenden Kapiteln werden konkrete physikalische Anwendungen, wie das äußerst erfolgreiche Standardmodell der Elementarteilchenphysik, thematisiert. Das Buch eignet sich sowohl zum Selbststudium, als auch als ergänzende Lektüre zu Vorlesungen auf diesem Gebiet und bietet dem Leser anhand der weit mehr als 100 Übungsaufgaben die Möglichkeit, sein Verständnis der Materie selbstständig zu überprüfen und zu vertiefen.   Der Autor Prof. Dr. Stefan Scherer (*1961) ist Akademischer Direktor am Institut für Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Sein Forschungsschwerpunkt liegt auf der Theorie der starken Wechselwirkung, vor allem ihrer chiralen Symmetrie. In der Lehre engagiert er sich im besonderen Maße für die Ausbildung der Lehramtsstudierenden im Fach Theoretische Physik. Er wurde mit mehreren  Lehrpreisen ausgezeichnet, darunter dem Lehrpreis des Landes Rheinland-Pfalz (2006 und 2010/2011) und zuletzt dem Lehrpreis der Johannes Gutenberg-Universität (2014).

Mathematical physics. --- Elementary particles (Physics). --- Quantum field theory. --- Algebra. --- Theoretical, Mathematical and Computational Physics. --- Elementary Particles, Quantum Field Theory. --- Algebra.