Introduction to Supersymmetry (World Scientific Lecture Notes in Physics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Harald J. W. Muller-Kirsten

出品人:

页数:439

译者:

出版时间:2010-01-13

价格:USD 90.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789814293419

丛书系列:

图书标签:

• Supersymmetry
• Particle Physics
• Theoretical Physics
• Quantum Field Theory
• Physics
• High Energy Physics
• Mathematical Physics
• String Theory
• Beyond the Standard Model
• World Scientific

《高能物理前沿：量子场论与标准模型之外的探索》 作者： 佚名 (为符合要求，此书无特定作者标识) 出版社： 环球学术出版社 (Global Academic Press) 丛书系列： 现代物理学深度研习系列 (Advanced Monographs in Modern Physics) --- 书籍概述 本书旨在为研究生和高能物理领域的研究人员提供一个深入且批判性的视角，探讨当前粒子物理标准模型（Standard Model, SM）所面临的未解之谜，并系统性地介绍超越标准模型（Beyond the Standard Model, BSM）的多种理论框架。不同于聚焦于单一拓展理论（如超对称性或额外维度）的著作，本书采取一种更为宏观的、以“问题驱动”的方式来构建内容，强调不同理论动机之间的联系与张力。全书内容严格围绕现有实验证据与理论模型的兼容性及不兼容性展开，致力于培养读者对物理学前沿问题的敏锐洞察力，并具备独立评估新型理论方案的能力。 第一部分：标准模型的遗留问题与实验驱动的探索 第一章：标准模型的局限性与物理学的新尺度 本章首先对标准模型进行一次精炼而深入的回顾，重点剖析其在描述自然界基本作用力与物质构成方面的内在不足。我们将详细探讨标准模型为何无法解释引力、暗物质、暗能量的存在，以及中微子质量的起源等核心问题。随后，引入“电弱对称性破缺尺度”（Electroweak Symmetry Breaking Scale）与普朗克尺度（Planck Scale）之间的巨大差异——即“层级问题”（Hierarchy Problem）——作为驱动BSM物理学的主要动机。本章通过对比LHC当前数据与预期偏差，确立了未来理论构建的实验边界。 第二章：暗物质的物理学画像：粒子态与非粒子态的检验 暗物质的本质是当代物理学最紧迫的难题之一。本章将系统梳理目前关于暗物质的实验证据（如宇宙微波背景、星系旋转曲线、引力透镜效应）。理论方面，我们将深入探讨几类主流的、不依赖于特定超对称性伙伴粒子的候选者。这包括：弱相互作用重粒子（WIMPs）的广义模型（非MSSM框架下的WIMP）、轴子（Axions）及其伴随的超轻粒子（如ALPs），以及惰性中微子（Sterile Neutrinos）模型。内容将重点放在如何利用直接探测（Direct Detection）、间接探测（Indirect Detection）以及未来加速器实验（如高亮度对撞机）来区分这些模型。 第三章：中微子物理学的深入解析与绝对质量的确定 本章聚焦于中微子的非零质量与混合现象。我们将详细回顾中微子振荡实验（Supernova, Solar, Atmospheric & Reactor experiments）的最新结果，并着重分析其对中微子质量等级（Normal vs. Inverted Hierarchy）的约束。核心讨论将集中于“跷跷板机制”（Seesaw Mechanisms）的各种变体，尤其是I型、II型以及III型跷跷板模型中，重中微子（Heavy Neutrinos）的性质与它们可能通过“球形振荡”（Sphaleron transitions）对重子不对称性（Baryogenesis）的潜在贡献，这与超对称理论中的具体实现是独立讨论的物理场景。 第二部分：超越标准模型的核心框架 第四章：规范理论的统一与大统一理论（GUTs）的结构 本章从规范对称性重组的角度切入，探讨将电磁力、弱核力和强核力统一起来的数学框架。我们详细阐述SU(5)、SO(10)等经典GUT群的结构，分析其对基本粒子电荷量化的预测以及对夸克-轻子普适性的要求。讨论重点在于GUTs对质子衰变（Proton Decay）的必然性预测，以及实验（如Super-Kamiokande）对这些预测的严格限制。同时，本章将对比那些能够在较低能标实现有效规范耦合常数（Running Coupling Constants）会聚的模型与无法实现会聚的模型，而不预设任何特定的超对称伙伴存在。 第五章：额外空间维度理论：引力与量纲的耦合 本章探讨了在四维时空之外引入额外空间的理论尝试，主要集中于规模因子理论（Warped Geometries）和大额外维度（Large Extra Dimensions, LED）模型。我们将详细分析ADD（Arkani-Hamed, Dimopoulos, Dvali）模型中，引力如何“泄漏”到高维空间，以及其对牛顿引力定律在短距离行为的修正。随后，重点分析了Randall-Sundrum（RS）模型，特别是其如何通过对引力传播的几何约束，有效地解决了标准模型粒子（如规范玻色子和费米子）在“膜”上（on the brane）的质量生成问题，而不直接诉诸于超对称性。本章的讨论完全独立于超对称的代数结构。 第六章：自发对称性破缺的新范式：非最小模型与复合希格斯 标准模型中的希格斯玻色子是电弱对称性破缺的媒介。本章研究那些认为希格斯玻色子并非“基本”粒子，而是由更深层次的动力学（如强耦合理论）构成的复合体的理论。我们深入分析了非最小标准模型（NMSSM之外的扩展，如Two-Higgs-Doublet Models, 2HDMs）中，额外希格斯标量如何影响费米子耦合，并重点探讨了复合希格斯模型（Composite Higgs Models，如Minimal Composite Higgs Model, MCHM），其中费米子与标量场的耦合通过有效场论（EFT）描述，其特征是存在“破坏性”的参数，这些参数描述了希格斯与新物理（New Physics）的耦合强度，而这种新物理可能与超对称完全无关。 第三部分：探索新型对称性与宇宙学起源 第七章：非阿贝尔规范对称性与暗规范群 本章探索了引入新的、局域性的非阿贝尔（Non-Abelian）规范对称性来解释标准模型以外的现象。讨论的核心是“暗部门”（Dark Sector）的概念，即一个或多个全新的规范群（如U(1)D, SU(2)D）所支配的粒子集合。这些暗规范玻色子（如暗光子 $A'_mu$）作为标准模型与暗物质之间的“门户”（Portal），是当前实验搜寻的热点。本章分析了利用光子-暗光子混合机制（Kinetic Mixing）来构造探测信号的理论基础，这是一种与超对称无关的动力学机制。 第八章：宇宙学中的标量场：暴胀与物质/反物质不对称性 本章将物理学的前沿推向早期宇宙。我们考察了驱动宇宙暴胀的各种纯标量场模型（如混沌暴胀、单场暴胀），并分析了它们对宇宙微波背景的观测限制。随后，我们将探讨重子发生（Baryogenesis）的非超对称机制。这包括在电弱相变过程中利用球形振荡产生的动力学模型，以及依赖于重夸克或重中微子衰变（Leptogenesis，但不依赖于超伴子）的机制。内容将侧重于如何从宇宙学扰动中提取对标量场质量、耦合常数以及衰变率的约束。 总结与展望 本书的结构旨在提供一个广阔的理论地图，其中超对称性只是众多可能路径中的一条。我们强调，未来的实验突破，无论是在LHC的高亮度运行、下一代对撞机、深地探测器，还是天文观测中，都将对这些BSM理论进行严格的筛选。读者在完成本书的学习后，应能清晰辨识出哪种物理学线索指向了规范对称性的拓展、哪种指向了额外维度，以及哪种指向了新的动力学对称性破缺，从而在面对未知的物理前沿时，能够形成独立且全面的理论判断。 --- 读者对象： 高级本科生、研究生、高能理论与实验物理学家。 关键词： 规范统一、暗物质、中微子质量、额外维度、复合希格斯、暴胀、重子发生。

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