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好的，以下是一本关于量子场论与粒子物理学的图书简介： --- 书名：《量子场论与粒子物理学导论：从规范场到希格斯机制》 图书简介 本书旨在为物理学专业高年级本科生和研究生提供一个全面且深入的量子场论（QFT）框架，并将其应用于粒子物理学的标准模型（Standard Model, SM）。我们摒弃了仅仅停留在经典场论或半经典近似的描述，而是直接从相对论量子力学的基本原理出发，构建严谨的量子场论结构，强调其内在的数学一致性和物理完备性。 第一部分：量子场论的基石 本书的开篇聚焦于量子场论的基本概念和数学工具。我们首先回顾狭义相对论下的经典场论，如拉格朗日形式和哈密顿形式，并引入最小作用量原理在场论中的应用。随后，我们将讨论经典场如何被“量子化”。我们详细阐述了正则量子化方法，重点处理了自由标量场和狄拉克旋量场的量子化过程。这部分内容清晰地展示了粒子如何作为场的基本激发态出现，从而自然地统一了量子力学和狭义相对论。 紧接着，我们将深入探讨路径积分表述。路径积分作为量子场论中处理相互作用和计算散射振幅（S矩阵元）的强大工具，其重要性不言而喻。我们从费曼的原始构想出发，详细推导了自由场的路径积分，并逐步引入了与相互作用项相关的技巧，包括源泛函和生成泛函的概念。这为后续处理相互作用奠定了坚实的数学基础。 第二部分：相互作用、微扰论与重整化 在理解了自由场之后，我们将转向包含相互作用的场论，这是描述真实物理现象的关键。本书系统地介绍了微扰论在量子场论中的应用。我们详细推导了S矩阵元在微扰展开中的形式，并重点介绍了费曼图的绘制规则及其物理意义。费曼图不仅仅是一种计算工具，更是对基本粒子相互作用过程的直观几何描述。我们不仅处理了最简单的顶点和传播子，还深入讲解了高阶修正，如自能、真空极化和圈图修正。 然而，高阶计算必然会引入紫外（UV）发散。本书将重整化理论作为一个核心主题进行深入探讨。我们清晰地解释了为什么会出现这些无穷大，并系统地介绍了正则化的方法，如维数正则化。随后，我们将详细阐述重整化群（Renormalization Group, RG）的概念。RG流方程被用来描述物理量如何随能量尺度变化，这不仅解决了无穷大的问题，更揭示了物理定律的尺度依赖性，这是现代物理学的核心特征之一。我们通过$phi^4$理论和QED的实例，演示了如何进行一致的重整化。 第三部分：规范场论与标准模型基础 本书的后半部分将理论框架提升到描述基本力——规范场论的层次。我们从爱因斯坦的广义相对论中汲取灵感，但焦点转向微观世界的内部对称性。我们详细介绍了局域规范不变性的要求，并推导出规范场的拉格朗日量，特别是Abelian规范理论（QED），强调光子作为规范玻色子的作用。 随后，我们将重点扩展到非Abelian规范理论，即杨-米尔斯理论。我们推导了SU(2)和SU(3)规范场的拉格朗日量，并详细分析了色荷和强相互作用的非线性特性。这部分内容为理解夸克和胶子之间的相互作用奠定了基础。 最后，我们将构建标准模型的完整框架。我们讨论了自发对称性破缺（SSB）的必要性，特别是戈德斯通定理在对称性被自发破坏时对软模的预测。随后，我们引入希格斯机制，通过引入希格斯双极子场，系统地解释了规范玻色子（W和Z玻色子）和费米子（夸克和轻子）如何获得质量，而又不破坏规范不变性。本书详细推导了标准模型的完整拉格朗日量，包括费米子质量项的来源，并展望了实验检验，如对希格斯玻色子性质的探索。 本书的特色： 严格的数学推导： 强调从基本原理出发的严谨性，避免使用“有效场论”或“半经典”的模糊描述。 侧重规范对称性： 将规范不变性视为构建所有基本相互作用的核心原则。 全面的重整化处理： 将重整化群理论作为贯穿全书的分析工具，而非简单的修补程序。 本书是物理学工作者深入理解粒子物理学前沿和未来发展方向的必备参考书。 ---
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