Grand Unification with and Without Supersymmetry and Cosmology Implications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Kounnas, C./ Masiero, A./ Nanopoulos, D. V./ Olive, K. A.

出品人:

页数:434

译者:

出版时间:1985-2-28

价格:USD 77.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789971966393

丛书系列:

图书标签:

• Grand Unification
• Supersymmetry
• Particle Physics
• Cosmology
• Theoretical Physics
• Beyond the Standard Model
• High Energy Physics
• String Theory
• Quantum Field Theory
• Inflation

好的，这是一本关于量子场论、粒子物理学和宇宙学交叉领域的深度探讨书籍的简介。 --- 物理学前沿：从微观统一到宏观演化 作者：[作者姓名，此处留空，以保持通用性] 出版社：[出版社名称，此处留空] 书籍简介 本书是对当代理论物理学两大核心支柱——高能粒子物理学的统一理论探索与宇宙学宏大图景的全面整合与深入解析。它旨在为物理学研究生、资深研究人员以及对基础物理学有浓厚兴趣的读者提供一个严谨而前瞻性的框架，用以理解物质、能量与时空在最基本层面的运作规律。全书的叙述脉络清晰，从标准模型的基石出发，逐步攀升至超越标准模型的探索，最终落脚于宇宙的起源与演化。 第一部分：量子场论与标准模型的新审视 本书的第一部分致力于对粒子物理学的基石——量子场论（QFT）进行一次全面的、现代化的回顾。重点不再是重复基础概念的推导，而是聚焦于现代计算技术和概念上的难点。 1. 规范场论的精妙结构： 我们深入探讨了杨-米尔斯理论的非阿贝尔规范群结构，尤其关注 QCD 中的渐近自由与夸克-胶子禁闭现象。通过引入路径积分形式，我们不仅重温了费曼图的意义，更着重探讨了圈图修正（Loop Corrections）的重整化群方法，这对于理解理论的可预测性至关重要。 2. 希格斯机制与电弱对称性破缺： 详细分析了自发对称性破缺的机制，并以电弱理论为例，阐释了规范玻色子和费米子质量的起源。书中特别讨论了有效场论（EFT）的视角，即在缺少完整高能理论信息的情况下，如何通过低能有效拉格朗日量来系统地约束新物理的可能效应。 3. 标准模型的局限性与新物理的必要性： 尽管标准模型在描述已知现象上取得了巨大成功，本书明确指出了其内在的理论缺陷：引力子的缺失、质量的层级问题（Hierarchy Problem）、中微子的质量、暗物质和暗能量的缺失，以及强CP问题的未解决。这些问题构成了我们迈向更深层次理论的驱动力。 第二部分：超越标准模型的理论框架 本书的第二部分是全书的核心，它系统性地介绍了当前最热门的、旨在解决标准模型遗留问题的理论框架，并侧重于它们的数学结构与实验可检验性。 1. 奇点理论的几何基础： 引入对 AdS/CFT 对偶性的详细讨论。我们不仅仅停留在对偶性的表述上，而是探索了其在理解强耦合量子场论，特别是 QCD 的非微扰区域中的应用潜力。通过研究特定共形场论（CFT）的性质，我们可以间接洞察量子引力的某些方面。 2. 额外维度理论的几何构造： 深入研究了 Kaluza-Klein 理论的现代变体，如 大额外维度模型（ADD） 和 分层空间模型（Randall-Sundrum, RS）。重点分析了这些模型如何通过将引力与标准模型场分离开来或嵌入其中，来尝试解决质量层级问题。我们详细计算了 Kaluza-Klein 激发态的特征以及它们在当前加速器实验中的潜在信号。 3. 新兴的规范理论： 探讨了如何通过引入新的规范群或夸克/轻子成分来构建更具对称性的模型。这包括对 大统一理论（GUTs） 理念的重申，以及对 复合希格斯模型 的分析，这些模型试图将希格斯玻色子视为由更基本成分构成的复合粒子。 4. 费米子质量的起源： 专门辟出一章讨论解决费米子质量层次性和中微子质量的机制，包括对 跷跷板机制（Seesaw Mechanism） 的不同变体（I型、II型、III型）的严格分析，以及它们与重中微子和电弱对称性破缺的联系。 第三部分：宇宙学与早期宇宙的连接 理论物理学的最终目标之一是解释我们所处的宇宙。本书的第三部分将理论预测与观测宇宙学紧密结合起来，探讨了高能物理理论在宇宙尺度上的体现。 1. 暴胀理论的动力学： 暴胀理论被置于一个严格的有效场论框架下进行分析。我们审视了单场和多场暴胀模型的动力学，并重点关注 混沌暴胀 和 卷绕形变暴胀（Tilted Inflation） 等复杂模型。书中详细推导了原初引力波谱和原初密度涨落的谱距关系，并将其与普朗克卫星等观测数据进行精确比对。 2. 暗物质的粒子身份： 这一部分系统地分类了主流的暗物质候选者：轴子（Axions）、惰性中微子（Sterile Neutrinos）和超对称伙伴粒子（如 LSP）。针对每种模型，本书都详细讨论了它们在早期宇宙中的产生机制（如热遗迹、非热遗迹、或“冻结出”），并评估了当前实验（直接探测、间接探测和重子生成）的约束能力。 3. 重子物质的产生： 深入探讨了重子生成（Baryogenesis）的机制，重点对比了 电弱重子生成 与 重子生成 模型的条件。我们分析了萨哈罗夫三条件（物质-反物质不对称、C/CP破坏、与宇宙膨胀的脱耦）在不同模型中的实现方式，特别是与CP破坏和轻子扇区物理的耦合。 结语：未来的方向 全书的最后一部分展望了未来十年理论物理可能取得突破的方向。这包括对量子引力更深层次理解的必要性，以及如何在高精度实验（如未来对中微子振荡参数的精确测量、下一代引力波探测器以及更高能量的对撞机）中寻找超越标准模型的精确证据。本书强调，真正的“大统一”不仅是力的统一，更是对微观动力学和宏观结构之间因果链条的彻底理解。 ---

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总的来说，这是一本富有挑战性但也极具回报的学术著作。它没有回避大统一理论和超对称在实验验证上面临的巨大压力和矛盾，而是坦诚地探讨了如何构建更具弹性的理论模型来应对这些挑战。书中对于“无超对称”大统一模型在能级尺度上的精确计算和对质子寿命预测的敏感性分析，体现了物理学家对精确性的执着。它不仅是一部关于理论模型的汇编，更像是一部哲学性的著作，引导读者思考“统一”这一概念在自然界中的真正含义，以及我们在何种能量尺度上才能真正捕捉到这种终极的和谐。对于那些致力于从基础原理推导出宇宙演化历史的理论家而言，这本书无疑是案头必备的参考资料，它以其独特的视角，将我们对宇宙最本源法则的探索推向了一个新的高度。

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这本书的叙事节奏把握得非常到位，它不像一些纯理论物理著作那样晦涩难懂，而是巧妙地平衡了数学的严谨性与概念的清晰度。在涉及宇宙学影响的部分，比如暴胀理论与GUTs的结合，作者通过清晰的图示和精炼的语言，将早期宇宙的极高能状态转化为可以被现代实验或观测手段间接检验的物理信号。例如，书中对磁单极子遗留问题以及冷暗物质候选者（如中性子）的探讨，都做得非常透彻。我体会到了一种探索未知的激动感，作者似乎在带领读者攀登一座理论的高峰，每一步都有清晰的脚印标记。尤其赞赏的是，作者并未将“无超对称”的GUT模型完全弃置一旁，而是认真分析了其在质子衰变等方面遇到的实验挑战，这种对所有可能性的审慎态度，使得整本书的论证显得更加平衡和可信。这种对复杂物理图景的细致描绘，让我对当前物理学前沿的困境与希望有了更立体的认识。

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这本关于“Grand Unification with and Without Supersymmetry and Cosmology Implications”的书籍，从物理学的宏大叙事角度切入，将高能物理的尖端理论与宇宙学的观测结果紧密结合起来，给人一种视野开阔、思绪万千的阅读体验。作者显然在量子场论和粒子物理的标准模型框架下，深入探讨了超对称（Supersymmetry, SUSY）在统一作用力方面的潜力和局限性。阅读过程中，我特别关注了作者如何细致地阐述大统一理论（GUTs）的数学结构，以及SUSY如何通过引入新的费米子和玻色子伙伴来解决自然界中存在的层次问题（Hierarchy Problem）。书中的推导过程详实而严谨，无论是对SU(5)、SO(10)等经典大统一群的讨论，还是对SUSY破缺机制的探讨，都展现了作者深厚的学术功底。特别是关于如何利用宇宙学参数，比如轻子能谱、中微子质量等级，来约束SUSY模型，这部分内容令人印象深刻。它不仅仅停留在理论构建层面，更着眼于如何将这些抽象的数学模型与我们所处的现实宇宙联系起来，这无疑提升了整部作品的厚度和可读性。对于希望在标准模型之外寻求更深层次物理规律的读者来说，这本书无疑提供了一个极具价值的参考指南。

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这本书最让我耳目一新的是其对“缺失的连接”的探讨。在大统一理论和标准模型之间的“沙漠”地带，作者并没有回避物理学知识的薄弱环节，反而将其作为深入研究的切入点。关于夸克-轻子普适性（Quark-Lepton Universality）在GUT框架下的自然实现，以及由此带来的对CP破坏和物质-反物质不对称性的潜在解释，被阐述得非常精彩。我尤其喜欢作者在批判性分析中表现出的那种审慎的乐观主义——既承认现有理论的不足，又清晰地指出了未来实验（如下一代高能对撞机或精密宇宙微波背景观测）可能验证或证伪这些模型的方向。这本书的价值不仅在于它告诉我们“可能是什么”，更在于它系统地梳理了“我们如何知道或不知道”。文字中流淌着一种对自然规律的深刻敬畏，以及对人类智力所能达到的最深层解释的不懈追求。

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深入研读此书后，我产生了一种强烈的印象：它是一份面向资深研究人员的“工具箱”，而非面向初学者的“入门导览”。书中大量引用的专业术语和复杂的群论工具，要求读者必须对规范场论、拓扑学以及基础的宇宙学模型有扎实的预备知识。然而，一旦跨过这道门槛，书中提供的洞察力是无与伦比的。作者在讨论非微扰效应（Non-perturbative effects）如何影响GUTs的低能有效作用量时，所采取的方法论非常高明，这往往是标准教科书所忽略的细节。此外，关于超对称破缺的尺度——从GUT尺度到电弱尺度——能量跨越的巨大鸿沟，书中是如何通过引入额外字段或机制来平滑过渡的论述，极具启发性。与其说这是一本讲解理论的书，不如说它是一部展示如何将理论工具应用于解决宇宙学核心问题的案例集，其中蕴含的学术深度足以让人反复咀嚼消化。

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