粒子探测技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:汪晓莲

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2009-6

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787312022999

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 粒子物理
• 科学
• 核物理
• 探测器
• 实验
• 粒子物理
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• 高能物理
• 辐射
• 电子学
• 数据采集
• 信号处理
• 实验物理
• 物理学

《宇宙的低语：从微观粒子到宏观观测的侦探故事》 内容简介 想象一下，我们生活的这个世界，远比肉眼所见要复杂得多。构成我们身体的原子，它们内部的粒子，还有那些驱动宇宙运行的更基本的存在——它们并非静止不动，而是时刻进行着一场无声的、瞬息万变的舞蹈。而我们，作为宇宙的观察者，如何才能捕捉到这支舞蹈的每一个细微动作，甚至窥探到它最深层的秘密？ 《宇宙的低语》将带领你踏上一场激动人心的探索之旅，从人类对微观世界的最初好奇，到如今我们如何构建出精密绝伦的“侦探工具”，去“聆听”和“捕捉”那些几乎无法触及的宇宙低语。这本书并非一本冰冷的教科书，而是一个关于智慧、创造与不懈追求的故事，它将揭示那些隐藏在数据背后的科学原理，展现科学家们如何将物理学的抽象定律，转化为能够揭示宇宙奥秘的现实装置。 第一篇：从哲学遐想到科学实证——认识“看不见”的世界 在人类文明的早期，哲学家们就已经开始思考物质的本质。《宇宙的低语》将带你回顾那些伟大的思想火花：古希腊的原子论，17世纪的物质观，以及19世纪末到20世纪初，物理学革命的曙光如何照亮了原子内部的世界。你将了解到，当科学家们开始尝试用实验去验证这些理论时，一个全新的、充满惊喜的微观领域便展现在眼前。 “看不见”的困境： 为什么我们无法直接“看见”电子、质子或更小的粒子？它们的尺度太小，能量太高，行为方式也与宏观世界截然不同。这本书会以生动的方式解释这些挑战，让你明白为何需要如此精密的“侦探”手段。 早期侦探的足迹： 从汤姆逊的电子发现，卢瑟福的原子核模型，到查德威克的发现中子，这些里程碑式的实验是如何进行的？它们是如何一步步揭示原子结构的？你将了解那些经典的实验装置，它们在今天看来或许简单，却是当时最尖端的科技。 量子世界的黎明： 普朗克的能量量子假说，爱因斯坦的光电效应解释，玻尔的原子模型……这些理论是如何挑战经典物理学的，并为理解微观粒子的行为奠定了基础？我们将探讨量子力学中的奇特性质，如波粒二象性，以及它如何影响我们设计探测器。 第二篇：捕捉“幽灵”的艺术——微观粒子探测器的原理与发展 一旦我们认识到微观粒子存在的证据，下一个挑战便是如何“看见”它们。它们是如此难以捉摸，如同宇宙中的“幽灵”，稍纵即逝。本书的第二篇将深入探讨各种“侦探工具”——粒子探测器——的设计原理和发展历程。你将惊喜地发现，科学家们是如何巧妙地利用物质与粒子相互作用时产生的“痕迹”来识别和测量它们。 “留下痕迹”的智慧： 粒子穿过介质时会发生什么？它们会电离原子，激发电子，产生闪光，或者在磁场中偏转。这本书将详细解释这些物理过程，并展示如何利用这些过程来设计探测器。 经典探测器的“画像”： 盖革-弥勒计数器： 最早也是最简单的探测器之一，如何将粒子的穿过转化为可闻的“滴答”声？ 威尔逊云室： 像一个“粒子留痕的照相馆”，如何在过饱和蒸气中留下粒子的轨迹？ 气泡室： 类似地，如何在过热液体中可视化粒子的径迹？这些装置如何帮助科学家们识别粒子的种类和能量？ 现代探测器的“精密眼眸”： 闪烁探测器： 利用某些材料被粒子激发后发光，如何通过测量闪光来探测粒子？ 半导体探测器： 硅、锗等半导体材料，如何通过吸收粒子能量产生电信号？它们如何实现高精度的时间和能量测量？ 丝室/漂移室： 如何在一个充满气体并带有电场的空间里，精确记录粒子穿过的位置？这些装置是如何“绘制”出粒子的运动轨迹的？ 量能器（Calorimeters）： 它们如何“熄灭”粒子的能量，并将其转化为可测量的信号？它如何区分不同类型的粒子？ 谱仪（Spectrometers）： 如何利用磁场或电场来测量粒子的动量，进而推断其能量和质量？ 第三篇：大型科学装置的“巨眼”——从实验室到宇宙前沿 建造能够探测到微弱信号、甚至识别极其罕见的粒子的探测器，需要巨大的投入和集体的智慧。《宇宙的低语》将带领你走进那些宏伟的科学装置，它们是人类探索宇宙的“巨眼”，也是粒子探测技术的集大成者。 加速器：微观世界的“推土机”： 如果要研究粒子的本质，有时就需要“撞击”它们。线性加速器、回旋加速器、同步加速器……它们如何将粒子加速到接近光速，并让它们发生碰撞？粒子碰撞产生的“碎片”，正是我们探测的对象。 对撞机：揭示更深层奥秘的“碰撞现场”： 大型强子对撞机（LHC）等巨型对撞机，是如何设计的？它们内部的探测器又有多么复杂和精密？你将了解到，这些探测器是如何协同工作，捕捉碰撞产生的海量数据，以寻找希格斯玻色子、探索暗物质等等。 空间探测器：将“耳朵”伸向宇宙深处： 除了地面上的大型装置，我们也需要将探测器送入太空。望远镜、探测卫星……它们如何探测来自遥远星系、超新星爆发、甚至宇宙大爆炸的粒子信号？伽马射线望远镜、X射线探测器、中微子探测器，它们又各自扮演着怎样的角色？ 数据洪流的挑战： 探测器产生的海量数据，如何被处理、分析和解读？本书将简要介绍数据分析的基本原理，以及科学家们如何从看似杂乱无章的数据中提取出有意义的信息。 第四篇：探测的边界与未来的展望 科学探索永无止境。《宇宙的低语》的最后一篇将聚焦于粒子探测技术的最新进展和未来方向。我们正站在新的科学前沿，试图回答更加根本性的问题。 暗物质与暗能量的追寻： 我们熟悉的物质只占宇宙总质量和能量的很小一部分。暗物质和暗能量是什么？我们正在开发哪些新型探测器来寻找它们的蛛丝马迹？ 中微子：来自宇宙深处的“信使”： 中微子几乎不与物质发生相互作用，它们携带了大量来自恒星内部、超新星爆发甚至宇宙早期信息。如何探测这些“幽灵粒子”？本书将介绍IceCube等大型中微子探测器。 引力波的“聆听”： 爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。LIGO、Virgo等引力波探测器，如何将我们对宇宙的感知从电磁波扩展到时空的涟漪？ 下一代探测器的设想： 随着科学问题的不断深入，未来的探测器将会是什么样子？它们将面临哪些新的技术挑战？我们将展望那些令人兴奋的未来设想。 《宇宙的低语》不仅仅是关于科学仪器本身，它更是关于人类对未知的好奇心，关于科学方法的精妙，以及科学家们如何运用智慧和毅力，去解码宇宙最深邃的秘密。它将让你明白，每一次新的发现，都离不开那些默默工作的、精密而复杂的“侦探工具”，它们帮助我们“听见”了宇宙最微弱的低语，并最终拼凑出宇宙宏伟的画卷。这本书，适合每一个对科学充满热情，渴望了解我们所处世界究竟是如何运转的读者。

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读完这本书，我感觉自己像是刚刚完成了一次漫长而富有启发的博物馆之旅，但展品不是古董，而是人类认知前沿的“眼睛”。这本书最出彩的地方，在于它成功地将冰冷的物理原理与温暖的人文关怀结合了起来。它没有回避这项技术在实际应用中面临的伦理和成本压力。作者用一种近乎诗意的语言，描绘了科学家们如何在有限的预算和时间压力下，做出那些攸关实验成败的权衡选择。特别是关于大规模对撞机探测器建造过程的描述，那种跨越国界、汇集顶尖智慧的协作场面，读起来令人热血沸腾。书中关于探测器小型化和低功耗设计的章节，也让我看到了这项尖端技术向日常应用延伸的巨大潜力，比如在医学成像领域的突破性进展。它让我意识到，这些复杂的粒子捕捉工具，最终服务的对象，依然是人类对自身和宇宙的好奇心与福祉。这本书的格局，超越了纯粹的技术手册，它是一部关于人类探索精神的颂歌。

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这本书的行文风格相当具有个人特色，似乎作者在撰写时，不断地在提醒读者，我们所讨论的这些精密仪器，并非凭空出现的完美造物，而是人类智慧在与自然规律博弈后留下的痕迹。它不太像一本标准的教材，反而更像是一本经过深思熟虑的“技术哲学思考录”。作者对“测量的不确定性”有着深刻的见解，他不断地引导读者思考，任何测量结果的背后，都隐藏着系统性的误差和局限性，而如何理解并量化这些局限，才是科学探究的真正价值所在。书中对数据重建算法的讨论，并没有停留在数学模型的层面，而是深入到其背后的统计学假设和模型选择的合理性上。这种层层深入的反思，使得读者在学习具体方法的同时，也锻炼了批判性思维。阅读的后期，我开始主动思考，如果让我来设计一个针对特定物理过程的探测器，我会如何避免书中提到的那些经典陷阱。这种引导读者主动参与到设计思维中的方式，是这本书最成功的地方之一。

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这本书的封面设计极具吸引力，深邃的蓝色调配上抽象的光路图，让人立刻感受到其中蕴含的科学深度。我原本以为这会是一本艰涩难懂的物理学专著，但翻开内页后才发现，作者在讲解复杂概念时，采用了非常巧妙的类比和生活化的例子，使得即便是对高能物理只有初浅了解的读者也能轻松跟上思路。比如，书中对“切伦科夫辐射”的描述，并非枯燥的公式堆砌，而是通过一段生动的“超音速飞机”场景来构建认知框架，这种教学方式极大地降低了学习门槛。更让我惊喜的是，作者并没有止步于理论介绍，而是花了大量的篇幅去描绘那些精密仪器的“诞生记”——从设计理念的萌芽到实验室中无数次失败后的灵光乍现。阅读过程中，我仿佛置身于那个充满激情和挑战的科研一线，感受到了科学家们为追求真理所付出的巨大心血。书中对不同探测器原理的对比分析也非常到位，清晰地指出了每种技术在特定应用场景下的优劣势，这种对比性的阐述，对于想要全面了解领域版图的读者来说，是极其宝贵的。整体而言，这是一本将前沿科学与科普叙事完美融合的佳作，读完后我对现代物理实验的复杂性和美感有了全新的认识。

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这本书的阅读体验，更像是与一位经验丰富、沉默寡言的工程师进行了一次高强度的技术研讨会。它的叙事节奏相对缓慢，但信息密度极高，几乎每一句话都承载着丰富的技术信息和工程考量。我发现自己不得不频繁地停下来，查阅背景资料，以确保完全消化了其中关于“闪烁体材料特性”和“磁谱仪设计”的讨论。书中对于不同类型探测器在极端环境（如强辐射场、超低温）下的性能表现进行了详尽的对比分析，这种“实战经验”的分享，比纯粹的教科书讲解要生动和实用得多。例如，作者在描述某个特定实验中如何克服背景噪声干扰时，详细列出了十几种尝试和失败的方案，最终如何通过一个巧妙的几何结构优化来解决问题的过程，简直是一部精彩的工程案例研究。这本书的价值不仅在于告诉我们“是什么”，更在于深入剖析了“为什么会是这样”，以及在实际操作中会遇到哪些“意料之外的麻烦”。对于那些需要设计或操作复杂实验装置的专业人士来说，这本书无疑是一部值得反复翻阅的案头工具书。

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这本书的文字风格带着一种老派学者的严谨与沉稳，仿佛作者正在你面前的黑板上，用粉笔细细描摹每一个细节。它绝非那种追求时髦、肤浅科普的读物，而是下足了功夫，力求在概念的准确性上做到无可挑剔。我特别欣赏作者在处理历史脉络时的那种尊重感，他没有简单地罗列发现的时间点，而是深入挖掘了关键转折点背后的科学哲学思辨。阅读其中关于“半导体探测器发展历程”的一章时，我被深深地触动了——那种为了提高能量分辨率，研究人员如何在一个微小的硅晶体上倾注数十年的心血，不断优化工艺，解决噪声问题，那种对“完美测量”的执着追求，是任何快速阅读都无法体会的。书中对信号处理和数据获取系统的介绍，也展现了极高的专业水准，它详细解释了前端电子学的设计原则，以及如何从海量数据流中精准地筛选出有价值的物理事件。这种层层递进、由宏观到微观的结构安排，非常适合那些有志于进入该领域进行深入研究的读者，它提供了一个坚实的技术基石，而非空中楼阁般的理论臆想。

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这本书绝对是我用过的最乱的教材，没有之一！第二章计算电子在铝中射程的公式和附录里面β射线在铝中射程的公式居然不一样！！！

评分☆☆☆☆☆

很枯燥的一本技术课教材，反正我自己看的是一塌糊涂。很多公式直接拿来就用，这是啥意思？让我们去查文献自己推？

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