The Physics of the Quark-Gluon Plasma (Lecture Notes in Physics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Berndt Muller

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-07

价格:USD 19.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780387152110

丛书系列:

图书标签:

• Quark-Gluon Plasma
• Relativistic Heavy Ion Collisions
• Nuclear Physics
• High Energy Physics
• Quantum Chromodynamics
• Strong Interaction
• Particle Physics
• Hadronization
• Thermal Field Theory
• Heavy Ion Physics

凝聚态物理的先驱：晶体、缺陷与相变导论 探索物质在极端条件下的集体行为与结构演化 本书旨在为对凝聚态物理学有深入兴趣的研究生、博士后研究人员以及资深科研人员提供一套全面且深入的理论框架与实验视角，用以理解宏观材料性质如何从微观的原子、电子相互作用中涌现出来。我们聚焦于经典物理模型在描述复杂系统中行为的局限性，并系统性地引入量子力学和统计物理的最新进展，以解析晶格结构、晶格缺陷、以及物质相变中的核心物理机制。 第一部分：晶体结构与周期性系统的基础 本部分首先回顾晶体物理学的基本概念，但着眼于其在现代材料科学中的应用和延伸。我们不仅仅停留在布拉格衍射和倒易空间的概念上，而是深入探讨近乎完美的周期性结构在电子输运和声子动力学中所扮演的关键角色。 第1章：超越理想晶格——真实的晶体结构 本章从晶格振动开始，详细阐述哈密顿量的对角化如何导出声子色散关系。重点讨论声子在非线性耦合下的热力学行为，包括三声子和四声子散射对材料热导率的贡献。我们随后转向电子结构，利用紧束缚模型（Tight-Binding Model）作为描述实际材料能带结构（如二维材料石墨烯或过渡金属硫化物）的强大工具，并阐述赫斯勒（Hessian）矩阵在确定有效质量张量中的作用。 第2章：能带理论的拓扑视角 传统能带理论侧重于能带的形状和宽度，本章则引入拓扑不变量的概念。我们详细讨论布洛赫波函数上的贝里相（Berry Phase）如何影响电子的有效动力学，并系统介绍如何利用拓扑不变量（如Chern数、Z2不变量）来区分绝缘体和拓扑半金属。针对实际材料的计算挑战，我们将探讨如何利用密度泛函理论（DFT）计算这些拓扑性质，并分析在有限温度和外部磁场下拓扑边界态的鲁棒性。 第二部分：晶格缺陷的物理学与应力场 理想晶体结构在现实中并不存在。本部分将目光投向晶格缺陷——这些局部的结构不连续性如何决定材料的宏观力学、电学和光学性能。我们采用连续介质理论和离散晶格模型相结合的方法进行分析。 第3章：点缺陷的统计热力学与扩散 本章专注于空位、间隙原子和取代杂质等点缺陷。我们从统计力学角度推导缺陷形成能的温度依赖性，并详细讨论范特霍夫方程在预测缺陷浓度中的应用。扩散过程的微观机制是本章的核心，我们将比较“逐格跳动”机制（Vacancy Mechanism）和“环机制”（Ring Mechanism）在不同晶格类型（如面心立方和体心立方）中的激活能垒。针对半导体材料，我们探讨点缺陷作为电荷陷阱或掺杂剂的电子能级结构。 第4章：线缺陷与塑性形变 位错（Dislocations）是决定金属和陶瓷塑性的关键。本章详细剖析螺型位错、刃型位错及其混合型位错的几何结构，利用爱普尔顿（Epprecht-Kröner）应变场理论计算位错的弹性应变能。我们将深入讨论位错的运动学，特别是帕尔-施密德定律的微观起源，以及在强剪切应力下位错的交割、攀移（Climb）和缠结过程。此外，本章也涉及位错与晶界的相互作用，及其对材料疲劳寿命的影响。 第5章：晶界与二维缺陷 晶界（Grain Boundaries）是多晶材料中至关重要的结构特征。我们采用小角度晶界的位错堆垛模型和大角度晶界的“结构单元”模型来描述其结构。重点讨论晶界能的计算方法，以及晶界作为扩散通道、腐蚀源和杂质偏聚区的关键作用。本章还将探讨电化学电池中固态电解质的晶界阻抗问题，强调界面物理学在能源材料中的重要性。 第三部分：相变、涨落与临界现象 物质相变是凝聚态物理中最引人注目的现象之一，它标志着系统自由能面的拓扑变化。本部分将超越平均场理论，侧重于涨落效应和重整化群方法在理解临界行为中的应用。 第6章：自旋系统与平均场理论的局限 我们以伊辛模型（Ising Model）作为开端，详细推导平均场理论下的相变温度。随后，本章将揭示平均场理论在低维系统中的失败，并通过朗道-费希尔（Landau-Fischer）重整化群方法，精确计算二维伊辛模型的临界指数。我们还会讨论平均场理论如何成功预测铁电材料中的自发极化，但其对临界温度附近涨落的描述却存在系统性误差。 第7章：重整化群与普适性类 本章是理论工具的核心。我们详细阐述空间重整化群（Kadanoff Block-Spin Transformation）和李变换（Wilsonian RG）的基本思想。通过分析有效哈密顿量在粗粒化过程中的演化，我们能够识别系统的固定点（Fixed Points）及其稳定的方向，从而导出临界指数的普适性（Universality）。本章将应用RG方法分析XY模型和各向异性磁体中的临界行为，并讨论临界温度附近关联长度的指数依赖性。 第8章：液晶与非晶态物质的有序与无序 本章扩展到超越传统晶体的有序态。我们引入阶序参数的概念来描述液晶（Nematic, Smectic, Cholesteric）的不同相，并探讨由分子形状各向异性驱动的相变。随后，我们转向玻璃态物理，分析无序对长程关联的破坏。重点讨论玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）在稀薄气体中的实现，并将其与经典液体中的局域有序性进行对比，解释“跳跃”和“隧穿”机制在理解超导和超流中的相似性与差异。 第9章：非平衡态相变与时空结构 最后，本书将目光投向非平衡系统。我们探讨驱动力不平衡如何引发非平衡相变，例如在驱动耗散系统中观察到的稳态。重点讨论时空涨落，如在颗粒流或化学反应扩散系统中的密度波和模式形成。本章将介绍动力学重整化群（DRG）的基本原理，以处理具有时间相关性的临界动力学，例如超导体的动态磁通线运动。 本书的特色在于结合了严格的量子统计力学推导、先进的计算物理方法（如蒙特卡洛模拟和DFT应用）以及对当代实验结果的深入剖析，为读者提供了一个坚实的知识基础，以应对凝聚态物理学中最为复杂和前沿的挑战。

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