Nuclear Physics in a Nutshell pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Princeton University Press

作者:Carlos A. Bertulani

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2007-4-3

价格:USD 75.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780691125053

丛书系列:In a Nutshell

图书标签:

• 【教材】
• 核物理
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• 核物理
• 粒子物理
• 原子核
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• 量子力学
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宇宙的基石：从原子核的奥秘到物质的本质 本书带领读者踏上一段探索宇宙最基本组成单元——原子核的宏伟旅程。我们将深入剖析那些支配着宇宙万象的最小结构，揭示其令人着迷的性质、奇特的相互作用以及它们如何塑造我们所认识的现实。这不是一本枯燥的理论堆砌，而是一次充满智慧与惊奇的发现之旅，旨在让对物质世界深层奥秘充满好奇的读者，能够理解那些塑造我们从星辰到生命一切事物的基本力量。 我们的探索始于对原子核结构的细致审视。在早期的物理学中，原子被认为是不可分割的最小粒子。然而，随着科学的进步，我们发现原子本身并非如此简单。原子核，这个位于原子中心，占据了原子绝大部分质量的微小区域，由质子和中子（统称为核子）紧密地聚集在一起构成。质子带有正电荷，中子则不带电。正是这两种粒子，通过一种被称为“强核力”的强大但作用范围极短的力结合在一起，克服了质子之间巨大的电斥力，维持着原子核的稳定。 我们会深入探讨理解原子核结构的几个关键概念。首先是“壳模型”，它将原子核比作电子围绕原子核运动的原子模型，认为核子也以特定的能量层级（或壳层）排列。当这些壳层被填满时，原子核会表现出异常的稳定。这种模型为理解原子核的某些特性，如“幻数”核素的特殊稳定性，提供了有力的解释。 接着，我们将关注原子核的“液滴模型”。这个模型将原子核视为一个带电液滴，原子核的结合能（维持原子核稳定所需的能量）可以通过考虑表面张力、体积能、库仑斥力和不对称为原子核提供了一个更宏观的视角。这个模型对于解释核反应，特别是裂变反应，具有重要的指导意义。 本书将重点阐述支配原子核内部运作的关键力量：强核力。这是一种宇宙中最强大的基本力，它以一种我们可能难以想象的方式将核子紧密束缚在一起。我们将探究强核力的起源，其与夸克和胶子的关系，以及它是如何通过交换介子（如π介子）来传递的。理解强核力的性质，是理解原子核如何形成、如何稳定以及如何发生反应的关键。 除了强核力，我们还将触及弱核力。虽然不如强核力强大，但弱核力在某些重要的核过程中扮演着至关重要的角色，例如放射性衰变中的β衰变。我们将了解弱核力的基本机制，以及它如何影响粒子的转化，进而影响元素的演变。 放射性是原子核物理学中最引人入胜的现象之一。一些原子核天生不稳定，会自发地发生衰变，释放出粒子（如α粒子、β粒子）和/或能量（γ射线），转变为其他原子核。我们将详细介绍不同类型的放射性衰变，分析其衰变机制、衰变产物以及衰变规律。理解放射性不仅有助于我们认识物质的内在变化，也为核能利用、核医学和地质年代测定等领域奠定了基础。 本书还将深入探讨核反应。当原子核与其他粒子（如中子、质子、α粒子）发生碰撞时，会发生能量和物质的重新排列，形成新的核素或释放出大量的能量。我们将区分不同类型的核反应，包括： 核裂变（Nuclear Fission）：重原子核（如铀、钚）在吸收中子后分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放出巨大的能量和更多的中子。这是核电站发电和核武器的基础。我们将深入探讨链式反应的原理，以及如何控制和利用裂变能。 核聚变（Nuclear Fusion）：轻原子核（如氢的同位素氘和氚）在极高的温度和压力下结合成较重的原子核，同时释放出比核裂变更为巨大的能量。这是太阳等恒星的能量来源，也是未来清洁能源研究的重点。我们将解析实现受控核聚变的挑战与前景。 散射反应（Scattering Reactions）：粒子在与原子核碰撞后改变方向，但原子核本身并未发生显著变化。通过分析散射粒子的能量和角度分布，可以反推出原子核的结构和性质。 （n, γ）反应，（p, α）反应等：各种通过吸收粒子并发出γ射线或α粒子的反应，是合成新元素和研究核素性质的重要手段。 本书将以严谨但不失趣味性的方式，阐述这些核反应背后的物理原理，并探讨它们在现代科技中的应用。 原子核物理学的研究方法也是本书的重要组成部分。我们将介绍科学家们如何利用各种先进的实验设备来探测原子核的微观世界。从粒子加速器产生高能粒子束，到探测器记录粒子的轨迹和能量，再到计算机分析海量数据，每一个环节都充满了智慧与挑战。我们将简要介绍一些经典的实验技术，如盖革计数器、闪烁探测器、半导体探测器等，以及它们在揭示原子核秘密中所起的作用。 放射性同位素是原子核物理学在现实世界中的重要体现。它们是同一元素但中子数不同的原子，具有不同的放射性。我们将探讨放射性同位素的各种应用，包括： 核医学：利用放射性同位素进行诊断（如PET扫描、SPECT成像）和治疗（如放射治疗）。 工业应用：用于无损检测、材料示踪、灭菌等。 环境监测：追踪污染物扩散、研究水循环等。 考古学与地质学：利用放射性同位素测定年代，如碳-14测年法。 本书将通过具体的实例，生动地展现放射性同位素如何成为现代科技不可或缺的一部分。 中子天体物理学是原子核物理学与天文学的交叉领域。中子星是宇宙中最致密的物体之一，由中子组成。我们将探讨中子星的形成、结构和性质，以及它们在宇宙中的重要作用。此外，我们还将了解恒星内部的核反应是如何合成各种元素，从而解释宇宙中元素丰度的起源，这一过程被称为“核合成”。 最后，本书将展望原子核物理学的未来。随着科学技术的不断发展，我们对原子核世界的认识也在不断深化。从探索更重的元素，到理解更深层次的粒子相互作用，再到开发更高效、更清洁的核能技术，原子核物理学将继续在推动人类文明进步方面发挥关键作用。我们将讨论当前研究的前沿领域，例如超重元素的合成与性质研究，以及下一代粒子加速器和探测器的发展。 总之，本书旨在为读者提供一个全面而深入的原子核物理学概览。我们将从基本概念出发，逐步深入到复杂的理论和应用。通过对原子核结构、核力、核反应、放射性以及其广泛应用的探讨，读者将能够深刻理解构成我们宇宙最基本物质的奥秘，以及这些微小粒子如何共同塑造了我们所处的宏大世界。这本书将激发您对自然界最深刻问题的思考，并为您打开一个充满惊奇与可能性的科学之门。

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这本书的行文风格，可以说是极其“冷峻”的。它几乎没有使用任何修辞或过渡性的语言来软化那些艰深的物理概念。每一页都像是一份未经润饰的数学推导清单，充满了希腊字母和上下标的“舞蹈”。这种风格对于追求纯粹逻辑链条的读者或许是享受，但对我而言，更像是进行一场智力上的马拉松，需要时刻保持高度的警惕，生怕遗漏了任何一个下标或符号的含义。特别是对于那些涉及对称性破缺和规范场的讨论部分，作者似乎过于自信于读者的领悟力，导致某些关键的物理图像转换环节处理得过于仓促。如果能有更多关于这些数学工具如何映射到真实物理世界的图示或详细的文字解释，这本书的价值无疑会大大提升。它更像是一本“参考手册”，适合作为辅助材料，而不是作为主要的学习材料。每次翻阅，我都感觉自己像是在与一本高冷的导师对话，他只抛出问题和答案的框架，却不愿多费口舌去解释思考的过程。这种疏离感，使得阅读过程显得有些枯燥和缺乏乐趣。

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这本号称“简明扼要”的物理学著作，拿到手里时，我满怀期待。封面设计颇为朴实，没有太多花哨的图形，似乎暗示着内容会是纯粹而硬核的理论灌输。然而，阅读体验却像是在迷宫中摸索，每一个章节都像是一个未经充分铺垫的知识点集合。作者似乎默认读者已经对量子场论和群论有着相当的程度的理解，否则，初学者会被那些密集的数学符号和突然出现的专业术语淹没。例如，在讨论核力的基本起源时，叙述跳过了从早期唯象模型到夸克-胶子等深层结构的演变历程，直接给出了复杂的哈密顿量表达式，这对于想要建立完整概念框架的读者来说，无疑是一个巨大的障碍。感觉这本书更像是为那些已经在相关领域深耕多年的研究人员准备的“速查手册”或“备忘录”，而非一个能引导新人入门的教材。它在信息密度上做到了极致，但牺牲了必要的教学节奏和对背景知识的温和引入。书中的图表质量尚可，但很多关键的物理图像和直觉的培养，却被牺牲在了追求数学形式的严谨性之下。我希望它能提供更多的类比和历史背景，帮助我理解这些抽象概念是如何一步步被构建起来的，但很遗憾，这些“软性”的教学辅助几乎缺失。

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阅读完这本关于原子核内部世界的论述后，我不得不说，其深度无疑是令人敬佩的，但广度上则略显局促。它似乎将重点完全倾斜于某些特定的理论框架，而对核物理学更广泛的应用和实验现象的探讨则轻描淡写。举例来说，对于核反应堆中的中子输运理论，它仅仅停留在了理想化的扩散方程层面，对于现实世界中复杂的几何屏蔽、慢化剂的非均匀性等实际工程问题，几乎没有涉及。这使得这本书在应用物理学家的眼中，可能显得不够“接地气”。我更倾向于那些能够在理论与实验之间架起桥梁的书籍，它们会清晰地展示某个理论是如何被验证的，或者某个实验结果是如何挑战现有模型的。这本书的叙述方式更偏向于一种“自上而下”的推导，即从最基本的原理出发，推导出结论，却很少反过来，通过具体实验数据来反推理论的适用范围或局限性。对于那些希望了解核物理如何影响能源、医学或材料科学的读者而言，这本书提供的养分可能偏向于纯粹的理论构建，缺乏足够的实例支撑，使得知识点难以在实际场景中得到有效激活。

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我注意到本书在处理核结构模型的演变时，展现出了一种明显的偏好。它似乎对某些特定模型——比如壳层模型在特定质量区间的表现——给予了超乎寻常的详细论述，篇幅占据了全书相当大的比例。然而，对于其他同样重要的、具有互补性的模型，如集体激发模型或密度泛函理论的某些最新进展，介绍则显得颇为简略，甚至有些“点到为止”的味道。这种选择性的聚焦，虽然保证了对特定模型深度的挖掘，但却损害了对整个核物理领域全景式的把握。一个全面的概述应该能够平衡地介绍不同理论框架的优势与劣势，以及它们在不同能标或质量数范围内的适用性。这本书的结构更像是一份特定课题组的研究总结汇编，而非一本面向更广泛物理学爱好者的导论。因此，如果读者希望了解核物理“全貌”——包括那些正在竞争或相互补充的理论范式——那么仅凭此书是远远不够的，它需要搭配其他侧重点不同的文献才能弥补这种知识上的“偏科”现象。

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从装帧和排版来看，这本书的设计理念似乎是“信息密度最大化”。页边距极窄，字体紧凑，几乎没有留下任何让读者进行批注和思考的“喘息空间”。这在某种程度上确实压缩了篇幅，使得一本厚厚的书能够用相对较少的页数来承载大量信息，但代价是阅读的舒适度急剧下降。每一次试图深入理解一个复杂的计算步骤时，我都需要不断地在书页的上下翻找，确认前一个步骤的假设或定义，因为上下文的关联性在紧凑的布局中被削弱了。此外，书中引用的文献列表也显得有些陈旧，虽然经典文献是不可或缺的，但对于一个声称涵盖“当前进展”的著作来说，缺乏对近十年内具有里程碑意义的工作的引用，这是一个不容忽视的遗憾。这使得读者在试图追踪某个理论的最新发展脉络时，会发现这条线索在中途就中断了。总而言之，这本书在内容上的严谨性值得肯定，但其呈现方式和对前沿动态的包容度，使得它更适合作为特定阶段的学习参考，而非一个持续迭代的知识源泉。

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有些章节还是有难度的

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