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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Italy) Infn Eloisatron Project Workshop 1992 (Erice

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1994-07

价格:USD 101.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789810214616

丛书系列:

图书标签:

• 弦理论
• 超引力
• 粒子物理学
• 量子场论
• 广义相对论
• 高能物理
• 数学物理
• 弦论
• 超对称
• 宇宙学

《粒子物理的曙光：从夸克到希格斯》 本书深入探索了现代粒子物理学的核心概念，旨在为读者构建一个清晰、严谨且引人入胜的理论框架。我们从物质最基本的构成单元——夸克——讲起，逐步揭示它们如何组合成质子和中子，进而构筑起原子核，最终形成我们周围的宏观世界。这一过程并非简单的叠加，而是涉及深刻的对称性原理和量子场论的精妙语言。 第一部分：物质的微观构成——夸克与轻子 我们将从“粒子 zoo”的时代拉开序幕，简要回顾历史上对基本粒子认识的演进。随后，聚焦于构成物质的基本粒子家族：夸克和轻子。我们会详细介绍六种夸克（上、下、粲、奇、顶、底）的性质，包括它们的电荷、色荷以及主要的相互作用。读者将了解到，夸克并非独立存在的粒子，而是被强核力“囚禁”在称为强子的复合粒子内部。我们将探讨强子的分类，如重子（三个夸克组成，如质子和中子）和介子（一个夸克与一个反夸克组成）。 接着，我们将转向轻子家族，介绍电子、μ子、τ子以及它们各自的中微子。这些粒子几乎不参与强相互作用，但却是电磁力和弱相互作用的重要载体。我们将解释为何电子是原子稳定的关键，以及中微子在核反应和宇宙演化中的隐秘却至关重要的角色。 第二部分：传递力的媒介——玻色子与相互作用 粒子之间的相互作用是如何发生的？本书将深入浅出地介绍四种基本相互作用：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用以及引力。我们将重点解析前三种相互作用的量子场论描述。 强相互作用： 我们将详细阐述量子色动力学（QCD）的框架，介绍传递强相互作用的胶子，以及它们的性质。读者将理解夸克之间的色荷吸引力如何将夸克束缚在强子内部，并解释色禁闭现象。 电磁相互作用： 基于量子电动力学（QED），我们将介绍传递电磁力的光子。本书将深入探讨电磁相互作用在原子结构、光和物质相互作用等方面的广泛应用，并简要介绍光子的量子性质。 弱相互作用： 我们将介绍传递弱相互作用的W和Z玻色子。尽管其作用范围极短，但弱相互作用在放射性衰变、恒星能量产生等方面扮演着不可或缺的角色。我们将解释弱相互作用中的宇称不守恒现象，以及其与电磁相互作用的统一。 第三部分：对称性的美妙——标准模型及其成功 现代粒子物理学的基石是粒子物理标准模型。本书将系统地介绍标准模型，它成功地统一了强、弱、电磁三种相互作用，并精确地描述了所有已知的基本粒子及其相互作用。我们将重点讲解标准模型的数学结构，包括其规范对称性群SU(3)×SU(2)×U(1)。 特别地，我们将深入探讨希格斯机制的革命性意义。标准模型最初面临粒子质量的问题，而希格斯机制通过引入希格斯场和希格斯玻色子，优雅地解释了基本粒子如何获得质量。我们将详细描述希格斯场的性质，以及其与夸克、轻子和W/Z玻色子的相互作用，最终揭示了“质量的来源”。本书还将回顾2012年首次在大型强子对撞机（LHC）上发现希格斯玻色子的重大科学事件，及其对标准模型验证的重要性。 第四部分：标准模型的边界与前沿探索 尽管标准模型取得了辉煌的成功，但它并非一个完整的理论。本书的最后部分将引导读者认识到标准模型的局限性，并介绍当前粒子物理学研究的前沿领域。 暗物质与暗能量： 我们将讨论标准模型无法解释的宇宙质量的绝大部分——暗物质的证据，以及宇宙加速膨胀背后的神秘力量——暗能量。这些都表明存在标准模型之外的新物理。 中微子质量问题： 标准模型最初假设中微子是无质量的，但实验观测表明中微子具有微小的质量。我们将解释这一发现如何挑战了标准模型，并引入了“中微子振荡”等新现象。 引力的统一： 标准模型至今未能将引力纳入其框架。我们将简要探讨目前理论物理学家正在探索的引力理论，例如弦理论（但在此书中不会深入探讨其细节）和圈量子引力，以及它们试图统一所有基本相互作用的宏伟目标。 新粒子与对称性： 我们还将介绍一些可能存在的、但尚未被直接观测到的粒子，例如超对称粒子（SUSY）等，以及它们可能带来的新对称性，这些都代表了对标准模型进行扩展的可能方向。 本书的目标是提供一个全面而深入的粒子物理学概览，从最基本的粒子构成到描述它们行为的精密理论。我们将力求用清晰的语言和生动的类比，使复杂的概念易于理解，同时又不失严谨性。我们希望通过这次探索，读者能够深刻体会到微观世界的奇妙与和谐，以及人类认识自然规律的智慧与勇气。从夸克的奇妙旅程到希格斯玻色子的发现，本书将带领您一同感受粒子物理学激动人心的发展历程和未来无限的可能。

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