Nuclear and Particle Physics: An Introduction

Nuclear and Particle Physics: An Introduction pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Wiley
作者:B.R.Martin
出品人:
页数:520
译者:
出版时间:2019-4-15
价格:USD 49.52
装帧:平装
isbn号码:9781119344612
丛书系列:
图书标签:
  • 粒子物理
  • 物理前沿
  • 核物理
  • 核物理
  • 粒子物理
  • 物理学
  • 核物理学
  • 粒子物理学
  • 引言
  • 教材
  • 高等教育
  • 现代物理
  • 物理
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具体描述

Updated and expanded edition of this well-known Physics textbook provides an excellent Undergraduate introduction to the field This new edition of Nuclear and Particle Physics continues the standards established by its predecessors, offering a comprehensive and highly readable overview of both the theoretical and experimental areas of these fields. The updated and expanded text covers a very wide range of topics in particle and nuclear physics, with an emphasis on the phenomenological approach to understanding experimental data. It is one of the few publications currently available that gives equal treatment to both fields, while remaining accessible to undergraduates. Early chapters cover basic concepts of nuclear and particle physics, before describing their respective phenomenologies and experimental methods. Later chapters interpret data through models and theories, such as the standard model of particle physics, and the liquid drop and shell models of nuclear physics, and also discuss many applications of both fields. The concluding two chapters deal with practical applications and outstanding issues, including extensions to the standard model, implications for particle astrophysics, improvements in medical imaging, and prospects for power production. There are a number of useful appendices. Other notable features include: New or expanded coverage of developments in relevant fields, such as the discovery of the Higgs boson, recent results in neutrino physics, research to test theories beyond the standard model (such as supersymmetry), and important technical advances, such as Penning traps used for high-precision measurements of nuclear masses. Practice problems at the end of chapters (excluding the last chapter) with solutions to selected problems provided in an appendix, as well as an extensive list of references for further reading. Companion website with solutions (odd-numbered problems for students, all problems for instructors), PowerPoint lecture slides, and other resources. As with previous editions, the balanced coverage and additional resources provided, makes Nuclear and Particle Physics an excellent foundation for advanced undergraduate courses, or a valuable general reference text for early graduate studies. 

宇宙的基石:从基本粒子到宏观现象的探索之旅 本书并非一本关于核物理与粒子物理的入门教材,而是旨在为您开启一扇窗,一扇窥探宇宙最深层奥秘的窗。我们不将聚焦于公式的推导,也不沉溺于晦涩的数学符号,而是通过生动的故事、形象的比喻以及前沿的发现,带领您一同踏上一场宏大的探索之旅。我们将从人类对物质最基本构成单元的追问出发,循序渐进地揭示隐藏在原子核内部的强大力量,以及构成我们所熟知一切的微小粒子的奇妙世界。 想象一下,在浩瀚的宇宙中,是什么驱动着恒星的燃烧,是什么定义了物质的属性,又是什么在宇宙的诞生之初留下了不可磨灭的印记?这些问题的答案,都指向了核物理与粒子物理的广阔领域。本书将带您领略人类智慧的结晶,是如何一步步将我们从对宏观世界的朴素认知,提升到对微观世界深刻理解的。 我们将首先回顾人类认识物质结构的漫长历史。从古希腊原子论的萌芽,到道尔顿原子模型的建立,再到汤姆逊发现电子,卢瑟福揭示原子核的存在,以及玻尔模型对原子结构的精妙阐述,每一步都充满了科学家的智慧与勇气。您将看到,科学的进步并非一蹴而就,而是由无数次实验、观察和理论的碰撞与融合所驱动。我们将探讨这些早期模型如何解释了物质的电性质,以及为何它们在面对某些现象时会显得力不从心,从而催生出更深刻的理论。 随后,我们将把目光投向原子核的内部。原子核,这个被电子层层包裹的微小核心,却蕴藏着巨大的能量。您将了解到,原子核是由质子和中子这两种称为核子的粒子组成的。它们之间并非简单的聚集,而是通过一种被称为“强相互作用”的强大力量紧密地结合在一起。我们将解释,正是这种相互作用的巨大结合能,使得原子核在裂变与聚变过程中释放出惊人的能量,这正是核能利用的根本原理。您将了解核电站的工作方式,以及核武器的巨大威力,同时也会思考人类如何负责任地利用这份力量。 然而,故事并未止步于质子和中子。当我们将粒子加速器对准原子核,或者观察宇宙射线时,我们惊喜地发现,原来质子和中子本身,也并非最基本的粒子。它们是由更小的粒子——夸克——组成的。夸克,如同宇宙中的“积木”,以不同的组合方式构成了我们所熟悉的质子、中子以及其他许许多多的粒子。本书将为您介绍夸克模型,以及它们在“强相互作用”下是如何被“禁闭”在质子和中子内部的,使得我们无法直接观测到自由的夸克。 除了夸克,我们还将深入探索构成物质的另一类基本粒子——轻子。电子,我们再熟悉不过的粒子,便是轻子家族的成员。但轻子家族远不止于此,还有μ子、τ子,以及与它们一一对应的中微子。中微子,这些几乎不与物质发生相互作用的幽灵般的粒子,却在恒星的演化、放射性衰变等过程中扮演着至关重要的角色。我们将探讨它们的性质,以及科学家们如何设计精巧的实验来探测它们。 要理解这些基本粒子的行为,我们必须引入“基本相互作用”的概念。宇宙中存在四种基本相互作用:引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。其中,引力作用宏大而普遍,塑造着星系的结构;电磁相互作用维系着原子的稳定,驱动着光和电;强相互作用将夸克束缚在核子中,维系着原子核的稳定;而弱相互作用则负责某些放射性衰变,并在恒星的能量产生中发挥作用。本书将以通俗易懂的方式,介绍这四种相互作用的特点,以及它们在不同尺度下的表现。 当然,任何对基本粒子的探索都离不开“标准模型”。标准模型是粒子物理学领域最成功的理论之一,它成功地描述了除引力之外的所有已知基本粒子及其相互作用。我们将简要介绍标准模型中的粒子家族——费米子(组成物质的粒子)和玻色子(传递相互作用的粒子),以及它们之间的联系。您将了解到,希格斯玻色子,这个被誉为“上帝粒子”的粒子,是如何赋予其他基本粒子质量的,这一发现是粒子物理学的一项里程碑。 探索宇宙的奥秘,离不开强大的实验工具。粒子加速器,如同微观世界的“显微镜”和“碰撞器”,能够将粒子加速到极高的能量,然后让它们相互碰撞,从而产生我们前所未见的粒子,或者揭示它们相互作用的奥秘。本书将为您介绍一些著名的粒子加速器,例如欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC),以及它们在揭示基本粒子性质方面所做出的贡献。我们将讨论这些实验如何验证或挑战现有的理论,并为我们指引新的探索方向。 宇宙的起源和演化,也与核物理和粒子物理息息相关。在宇宙大爆炸的最初时刻,极高的能量和温度使得基本粒子以前所未有的方式相互作用,形成了我们今天所见的物质。我们将探讨宇宙学中的一些重要概念,例如宇宙的膨胀、宇宙微波背景辐射,以及核物理在理解恒星核合成中的作用。您将了解到,恒星何以能够发光发热,以及宇宙中各种元素的起源,都与核反应过程息息相关。 除了理论的推演和实验的探索,本书还将关注一些前沿的、激动人心的研究方向。暗物质和暗能量,这些占据了宇宙大部分质量和能量却又难以直接观测的神秘成分,是当前粒子物理学和宇宙学研究的焦点。我们将讨论科学家们如何试图探测它们,以及它们对宇宙的演化可能产生的影响。此外,超对称理论、弦理论等更深层次的理论,试图统一所有基本粒子和相互作用,它们为我们提供了更广阔的视野,去思考宇宙的终极规律。 本书并非要将您塑造成一名核物理学家或粒子物理学家,而是希望通过对这些迷人领域的回顾与展望,激发您对科学的兴趣,培养您对未知的好奇心。您将了解到,科学的探索是一个不断质疑、不断求证、不断超越的过程。从原子核内部的强大力量,到组成万物的基本粒子,再到整个宇宙的起源与演化,这些领域的研究不仅拓展了我们对世界的认知,也深刻地影响着我们的生活。 或许,在您阅读本书的过程中,您会惊叹于大自然的精妙设计,会为人类智慧的闪光而鼓掌,也会对未来的科学发展充满期待。我们希望,这本书能为您带来一次愉快的智力旅行,让您对宇宙的基石——核与粒子——有一个更加深刻和生动的理解。这趟旅程,是从微观的极限到宏观的壮丽,是对“我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?”这些永恒问题的最前沿的探索。

作者简介

BRIAN R. MARTIN and GRAHAM SHAW have researched and taught for many years in the Physics and Astronomy departments at University College London and the University of Manchester, respectively. Prior to that they have held positions at various institutes, including Brookhaven National Laboratory and Niels Bohr Institute (Martin), Columbia University and Rutherford Laboratory (Shaw). They have previously collaborated on other successful textbooks, including Particle Physics (4th edn. 2017) and Mathematics for Physicists (2015), both published by Wiley. Brian has also published books on statistics and a Beginner's Guide to Particle Physics, while Graham is the co-author with Franz Mandl of the well-known postgraduate text, Quantum Field Theory (2nd. edn. 2010), also published by Wiley.

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的叙事节奏感把握得非常好,读起来一点都不枯燥,反而有一种史诗般的展开感。从卢瑟福的原子核发现,到标准模型的建立,再到对中微子质量的探索,作者仿佛带着我们进行了一场穿越时空的科学探险。我尤其喜欢它在介绍那些“未解之谜”时的笔触,那种既肯定现有成就又充满对未知敬畏的态度,非常能激发读者的好奇心。它没有把标准模型描绘成一个终极真理,而是把它放在一个动态发展的历史背景下审视。这种处理方式,让读者在学习具体知识点的同时,也能感受到物理学作为一门不断进步的科学的活力。我常常在读完一章后,会停下来思考:“下一个重大突破会是什么?”这种强烈的代入感,是很多教科书所欠缺的。

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对于那些已经有一定基础,但希望能够更系统化地梳理和深化自己对核物理和粒子物理交叉领域理解的读者来说,这本书无疑是上佳的选择。它的难度设置恰到好处,既能满足专业学习的需求,又不会让非专业背景的爱好者望而却步。书中关于核结构模型的介绍,例如壳层模型和集体模型之间的联系与区别,阐述得极其精妙,清晰地勾勒出了不同模型在描述原子核不同行为时的适用范围。更值得称赞的是,作者在讲解中非常注重理论的普适性,很多在粒子物理中使用的工具和概念,如群论的应用,在核结构中也得到了充分体现,这极大地帮助我建立了跨领域的知识联系,打破了学科壁垒。我强烈推荐给研究生阶段需要进行跨学科研究的同仁们。

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这本书在排版和术语的使用上体现出一种老派的专业和尊重。纸张的质感,字体选择,乃至公式的对齐方式,都透露出一种沉稳可靠的气息。它不像某些现代出版物那样追求花哨的设计,而是将所有精力都投入到了内容的准确性和逻辑的流畅性上。每一个术语的引入都伴随着明确的定义和必要的背景介绍,这对于需要精准理解的物理学文本来说至关重要。我发现,当我需要快速定位某个特定公式或概念时,书后的索引做得非常详尽,查找效率极高。这种对细节的关注,反映了作者和出版方对科学严谨性的不懈追求,使得这本书真正成为了可以被长期参考和依赖的工具书,而不是读完一遍就束之高阁的快餐读物。

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这本书简直是一本知识的宝库,尤其是它在讲解理论物理基础时的那种严谨和深入,真的让人印象深刻。我记得有一次我卡在一个关于量子场论的推导上,市面上很多教材要么过于晦涩,要么就一带而过,但这本书却非常耐心地,一步一步地展示了每一步背后的物理图像和数学推导。作者显然非常清楚初学者在面对这些抽象概念时会遇到的难点,所以他们设计了大量的插图和类比,把那些原本抽象得让人摸不着头脑的波函数、拉格朗日量,一下子变得具体可感。读完关于对称性和守恒定律那几章后,我感觉自己对整个粒子物理学的框架都有了一个全新的、更深刻的理解,不再只是死记硬背公式,而是真正领悟了支配微观世界的那些基本法则。对于任何想严肃对待这门学科,并希望未来能进行更深入研究的人来说,这本书提供的坚实基础是无可替代的。

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我特别欣赏作者在处理实验物理部分时的那种平衡感。它没有陷入到对特定实验设备细节的过度描述中,而是着重于介绍“为什么”要进行这些实验,以及如何从实验结果中提炼出新的物理知识。比如,在讲述夸克模型的建立过程中,作者巧妙地将早期的散射实验数据和后来的高能对撞机结果串联起来,清晰地展示了理论是如何被实验不断修正和强化的过程。这对我来说非常受用,因为我一直认为物理学的魅力就在于理论和实验之间那种永无止境的对话。书中的图表质量极高,清晰地标明了能量尺度、粒子截面等关键信息,即使是那些复杂的探测器原理,也被简化到了最核心的功能层面,非常适合在快速阅读和回顾时使用。它成功地避开了“技术手册”的陷阱,始终保持着对核心物理洞察力的关注。

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有量子力学基础的看这个入门粒子物理正合适

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