Das kosmologische Standardmodell - Grundlagen, Beobachtungen und Grenzen

Das vorliegende Buch bietet einen umfassenden Überblick über das kosmologische Standardmodell und seine empirische Evidenz: Von welchen Annahmen über den Kosmos und seine Entwicklung gehen wir aus? Wie erklärt die Inflation die Entstehung von Strukturen? Wie verhalten sich Dichtestörungen im Laufe der Zeit? Welche Erkenntnisse können wir aus Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und des Gravitationslinseneffekts ziehen?

Neben den Grundlagen, der theoretischen Beschreibung und den Beobachtungen beleuchtet der Autor den aktuellen Stand der Forschung und bespricht offene Fragen der modernen Kosmologie. Damit erreicht das Buch dreierlei: Es schafft Verständnis für die Grundlagen des Modells, beschreibt die empirische Evidenz, die ihm seine Überzeugungskraft verleiht, und regt zum Weiterfragen an.

Das Buch bietet sich für Bachelor- oder Masterstudierende der Physik als modernes und verständlich geschriebenes Lehrbuch an. Die Kapitel beginnen mit grundlegend en Fragen zum jeweiligen Thema, wichtige Formeln und Aussagen sind als solche hervorgehoben, kleine Zwischenfragen regen zum aktiven Mitdenken an und Hinweise warnen den Leser vor häufigen Fehlkonzepten oder Verständnisproblemen. Vertiefungsboxen ermöglichen einen Blick über den kanonischen Vorlesungsstoff hinaus und in zahlreichen Beispielen werden physikalische Größen berechnet oder abgeschätzt. Die Lektüre hilft Leserinnen und Lesern dabei, eigene Fragen über unser physikalisches Verständnis des Kosmos zu stellen und Antworten zu finden.
Aus dem InhaltHomogene, isotrope WeltmodelleAlter und Ausdehnung der WeltThermische EntwicklungInflation und Dunkle Energie
Strukturen im Universum
Der kosmische Mikrowellenhintergrund
Halos und ihre Massenfunktion
Gravitationslinsen
Galaxienhaufen, Galaxien und Gas

Der Autor
Matthias Bartelmann ist seit 2003 Professor für theoretische Astrophysik an der Universität Heidelberg. Für seine Vorlesungen zu verschiedenen Gebieten der theoretischen Physik und Astrophysik erhielt er 2008 und 2016 den Lehrpreis seiner Fakultät. Dieses Buch ist aus seinen Lehrveranstaltungen zur Kosmologie entstanden.

Inhaltsverzeichnis:

Vorbemerkungen: Größen und Einheiten.- 1 Homogene, isotrope Weltmodelle.- 2 Alter und Ausdehnung der Welt.- 3 Thermische Entwicklung.- 4 Inflation und Dunkle Energie.- 5 Strukturen im Universum.- 6 Der kosmische Mikrowellenhintergrund.- 7 Halos und ihre Massenfunktion.- 8 Gravitationslinsen.- 9 Galaxienhaufen, Galaxien und Gas.- Index.

Rezension:

"... ein modernes deutschsprachiges Lehrbuch ... Das Buch ist übersichtlich gestaltet und gibt Hinweise für eigene Rechnungen und weitere Nachforschungen. Die Bilder und Grafiken illustrieren den Text ausgezeichnet. ... Das Standardmodell hat offene Ränder und die kosmologische Forschung viele offene Fragen. Dieses Buch macht das klar und regt neue Fragen an. Ich kann die Lektüre allen angehenden Kosmolog_innen warmstens empfehlen." (Prof. Dr. Dominik Schwarz, in: Physik Journal, Jg. 19, Heft 5, 2020)