Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Martinus Veltman

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2003-04-26

价格:USD 65.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789812381484

丛书系列:

图书标签:

• 粒子物理学
• 基本粒子
• 标准模型
• 量子场论
• 高能物理
• 物理学
• 科学
• 前沿科技
• 科普
• 实验物理

深入宇宙的奥秘：现代物理学的基石与前沿探索 图书简介 书名：超越标准模型：量子引力、暗物质与宇宙学新视界 作者：[虚构作者姓名] 出版社：[虚构出版社名称] 页数：[虚构页数] --- 概述：从微观粒子到宏大宇宙的统一叙事 《超越标准模型：量子引力、暗物质与宇宙学新视界》是一部旨在为高年级本科生、研究生以及对前沿理论物理学抱有浓厚兴趣的专业人士提供深入、全面视角的学术专著。本书并非对既有基础理论的简单重复，而是聚焦于粒子物理学、凝聚态物理、宇宙学和量子场论在当代面临的重大未解之谜，并系统梳理了当前最有希望的理论框架和实验探索方向。 本书的核心宗旨是探索“标准模型之外”的物理学疆域。标准模型以其惊人的精确性成功描述了电磁力、弱核力和强核力，但它终究是一个不完备的理论。我们深知，从质量的起源到引力的量子化，从暗物质的本质到宇宙暴胀的机制，都指向了物理学新范式的诞生。本书正是沿着这些未被解答的“问号”铺陈开来，力求构建一个连贯的知识体系，引导读者跨越已知的界限，直面物理学最前沿的挑战。 第一部分：标准模型的局限性与新物理学的召唤 本部分首先对粒子物理学的“圣经”——标准模型进行一次批判性的审视。我们不会停留在复述基本粒子和相互作用的细节，而是深入剖析其内在的理论缺陷和实验观察到的矛盾。 第一章：遗留的难题与微调的困境 我们将详尽探讨标准模型无法解释的核心问题：中微子的质量（以及其马约拉纳或狄拉克性质）、电荷宇称（CP）破坏的微小程度与宇宙中物质-反物质不对称性之间的巨大差异（重子生成问题），以及希格斯玻色子质量的自然性问题（Hierarchy Problem）。我们会用清晰的数学框架展示微调的必要性如何强烈暗示着存在尚未发现的能标或对称性。 第二章：寻找超越的标准模型（BSM）的结构 本章系统回顾了各种理论框架的尝试，包括超对称（Supersymmetry, SUSY）理论的不同版本（如MSSM及更高阶的扩展），额外空间维度理论（如Kaluza-Klein理论和Randall-Sundrum模型），以及更大规范群的统一理论尝试。我们将重点分析SUSY在大型强子对撞机（LHC）上的实验约束，并讨论如何从这些约束中提取出对新粒子质量尺度的洞察。 第二部分：暗物质、暗能量与宇宙学的重构 粒子物理学与宇宙学已不再是孤立的领域，暗物质和暗能量的存在，以及宇宙早期历史的演化，为新物理学提供了无可辩驳的实验证据。 第三章：暗物质的粒子身份之谜 暗物质占宇宙物质总量的绝大部分，但其粒子性质仍是最大的谜团之一。本章深入研究了WIMP（弱相互作用重粒子）模型的细节，包括中性子（Neutralino）的性质。更重要的是，我们将目光投向了更轻的暗物质候选者，如轴子（Axions）及其相关的动力学机制（如ASD理论）。本章详细阐述了地下探测器（如LZ和PandaX）的原理、直接探测的物理过程，以及未来对高能对撞机和高精度光谱仪的期望。 第四章：暴胀理论的修正与引力子波的印记 宇宙暴胀理论是解释宇宙学微波背景（CMB）各向异性、平坦性和视界问题的标准框架。我们将在本章中超越最简单的指数势模型，探讨充量子（Inflaton）场模型的多种变体，包括混合势能模型和多场暴胀。重点将放在对原初引力子波的B模式偏振信号的搜索上，并探讨如何利用这些信号区分不同的暴胀模型，从而将量子场论的早期宇宙动力学与可观测的宏观结构联系起来。 第三部分：量子引力与时空结构的深层探索 引力的量子化是现代物理学的终极目标。本部分探讨了如何将量子力学的规则应用于时空本身，以及这些尝试对粒子物理学带来的深远影响。 第五章：弦论与M理论的几何学 我们将详细介绍弦论（String Theory）的基本概念，包括开弦与闭弦、超对称的必要性以及T对偶和S对偶所揭示的理论对称性。M理论作为所有五种超弦理论的统一框架，其对十一维时空的描述，特别是紧致化（Compactification）如何产生低能有效场论（如我们所见的四维时空及其中的粒子谱）的机制，将得到细致的阐述。我们特别关注AdS/CFT对偶（反德西特空间/共形场论对应），因为它提供了一种在特定背景下，将引力理论转化为一个无引力的量子场论的强大工具。 第六章：圈量子引力与背景独立性 作为弦论的主要竞争者，圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）致力于在不预设背景时空的情况下对引力进行量子化。本章阐述了将电磁场论中的电磁势推广到连接变量（Connection Variables）和电荷密度到电荷流（Densities）的数学构造，即Ashtekar变量。我们将探讨LQG如何从根本上修改了时空的概念，引入了“量子几何”和最小面积/体积的非零下限，这可能对普朗克尺度下的黑洞物理和宇宙大爆炸的“大反弹”（Big Bounce）提供新的见解。 第四部分：前沿实验与未来方向 理论探索必须与实验观察紧密结合。本部分关注下一代实验设施如何可能突破当前的知识瓶颈。 第七章：下一代对撞机与高精度测量 我们评估了未来对撞机（如未来环形对撞机FCC或CEPC）的科学目标，重点是如何通过高亮度的电子-正电子对撞来精确测量标准模型参数，从而更敏感地探测到微弱的BSM效应。此外，本章还探讨了高精度扇区（Precision Sector）的进展，如对μ子磁矩（g-2）的测量，以及这些精密数据如何对某些小尺度的BSM物理产生强有力的约束或证据。 第八章：中微子物理学的突破口 中微子的振荡现象已证明其具有质量，但我们对质量等级和绝对质量值知之甚少。本章分析了新型长基线中微子实验（如DUNE）的探测策略，着重于对CP破坏的精确测量，以及寻找马约拉纳性质（即粒子是其自身的反粒子）的实验签名。 --- 本书的独特价值 本书的深度和广度在于其对物理学前沿问题的“整合式”处理。它避免了陷入单一理论的细节泥潭，而是强调了不同领域——从粒子加速器到宇宙望远镜，从量子场论到几何学——是如何相互交叉、共同指向一个更深层次的物理实在的。通过严谨的数学推导和对实验现状的客观评价，本书旨在为读者提供一个清晰的路线图，让他们理解我们当前所处的知识前沿，并为未来可能出现的范式革命做好充分的理论准备。本书的阅读体验将是既充满挑战又极富启发性的，它鼓励读者以批判性的眼光审视既有理论，并积极参与到探索未知的伟大征程中。

评分☆☆☆☆☆

讲了不少关于粒子物理到底做什么... 对粒子物理有兴趣的推荐看看... 顺便提下<上帝粒子> 那书超好~

评分☆☆☆☆☆

我很少写书评乐评影评，刚才在看，非常激动，进来说两句。 这个书是启蒙性质的，里面的知识对我来说不算新鲜，但是我非常佩服Veltman那种极其客观的评论，极其严谨的表达，以及极其清晰明了的阐述。学了一年原子核物理和粒子物理了，直到念到这个书才有终于有了一种居高临下看...  

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