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出版者:

作者:Takono, Y (EDT)/ Hershfield, S. P. (EDT)/ Hill, S. O. (EDT)/ Hirschfeld, P. J. (EDT)/ Goldman, A. M.

出品人:

页数:1784

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 186.45

装帧:

isbn号码:9780735403482

丛书系列:

图书标签:

• 低温物理
• 凝聚态物理
• 物理学
• 低温
• 超导
• 超流
• 相变
• 量子统计
• 热力学
• 材料物理

探索宇宙的深层奥秘：天体物理学前沿进展 本书简介： 本书深入探讨了当前天体物理学研究的最前沿领域，旨在为读者提供一个全面而深入的视角，了解我们宇宙的结构、演化以及其中蕴含的极端物理现象。我们聚焦于那些需要跨学科知识和尖端观测技术的领域，从引力波的探测到暗物质和暗能量的本质，再到早期宇宙的演化和星系形成的故事。 第一部分：引力波天文学——时空涟漪的时代 引力波的直接探测开启了人类观测宇宙的新窗口。本部分详细阐述了LIGO、Virgo以及未来 LISA 等引力波探测器的技术原理和科学目标。我们不仅回顾了双中子星并合（如GW170817）如何成为多信使天文学的里程碑，更深入分析了黑洞合并事件的参数估计和宇宙学意义。 极端质量比旋进（EMRIs）与超大质量黑洞的动力学： 讨论了如何利用EMRIs的精确波形来测试广义相对论在强引力场下的有效性，并探讨了星系中心超大质量黑洞的吸积过程和喷流的产生机制。 中等质量黑洞（IMBHs）的搜寻与形成理论： 鉴于观测数据在恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间的“质量空隙”，我们考察了关于IMBHs起源的几种主要理论模型，包括球状星团的碰撞模型和初代恒星的直接坍缩模型。 引力波与电磁波的联合观测： 重点分析了多信使观测如何帮助我们解开瞬态天体物理学的谜团，例如伽马射线暴（GRBs）的物理机制、快速射电暴（FRBs）的起源探索，以及利用引力波事件校准哈勃常数的新方法。 第二部分：暗物质与暗能量的追寻——宇宙的隐形骨架与加速膨胀 暗物质和暗能量占据了宇宙总质能的约95%，但其本质仍是物理学最大的谜团之一。本书系统梳理了当前用于探测和约束这些“暗部门”的实验和观测策略。 暗物质的直接和间接探测： 详细介绍了地下弱相互作用重粒子（WIMP）探测实验（如XENONnT, PandaX）的工作原理、背景抑制技术以及当前对WIMP参数空间的排除结果。同时，我们也探讨了通过阿尔法粒子湮灭信号或暗物质在星系中心区域的碰撞来间接探测暗物质的可能性。 轴子和其他新物理候选者： 鉴于WIMP模型的困境，本书将大量篇幅用于介绍替代性的暗物质候选者，特别是轴子（Axions）的实验搜寻方法，包括利用强磁场下的光子转换实验（如ADMX）。 暗能量的宇宙学模型： 从标准ΛCDM模型出发，考察了描述宇宙加速膨胀的各种替代性暗能量模型，例如Quintessence、K-essence以及修改引力理论（Modified Gravity）。通过对大尺度结构（LSS）和星系红移巡天（如DESI）数据的分析，我们讨论了如何区分这些模型，并评估当前对宇宙学参数的测量精度。 第三部分：极端天体物理环境与高能辐射 高能天体物理学是理解宇宙中最剧烈物理过程的关键。本部分关注活动星系核（AGN）、脉冲星以及宇宙射线等极端现象。 活动星系核的辐射机制与能谱： 深入剖析了吸积盘、喷流和磁场在AGN辐射中扮演的角色。特别关注了Blazar类AGN的“多波段光变”现象，探讨了同步自作用（SSC）模型和外部逆康普顿（EC）模型在解释GeV至TeV伽马射线辐射中的优劣。 脉冲星与中子星的内部结构： 讨论了如何利用毫秒脉冲星的精确计时来搜索引力波背景（PPTA数据），以及中子星的冷却过程和磁场衰减对其实际寿命的影响。重点分析了快速射电暴（FRBs）与磁星（Magnetars）之间的潜在联系，以及对重复FRBs的最新解释尝试。 超高能宇宙射线（UHECRs）的起源： 探讨了超过$10^{18} ext{ eV}$的宇宙射线的可能来源，是来自近场还是遥远源。我们评估了Auger实验和TASO的测量结果对GZK截止现象的验证，并考察了如何利用其到达方向各向异性来定位潜在的超新星遗迹或AGN加速器。 第四部分：早期宇宙与第一代结构的形成 本书的最后一部分将视角投向宇宙历史的开端，研究宇宙微波背景（CMB）的后续物理和早期星系的诞生。 原初扰动与暴胀的遗迹： 不仅分析了普朗克卫星对CMB温度和偏振（尤其是E模和B模）的精确测量，还探讨了如何利用B模偏振来探测原初引力波，从而检验不同的暴胀势能模型。 再电离时代的观测证据： 详细描述了通过21厘米线观测来绘制“宇宙黑暗时代”向“再电离时代”过渡的蓝图。我们讨论了当前对第一代恒星（Population III stars）和早期小型星系形成模型的检验。 星系形成与环境影响： 考察了星系在宇宙网中的演化，特别是气体吸积、反馈过程（如黑洞反馈和超新星爆发）如何塑造了今天的星系形态和恒星形成历史。 本书内容基于最新的同行评审文献和大型观测项目的最新发布数据，力求展现天体物理学作为一个快速发展领域的活力与挑战。它适合高年级本科生、研究生以及希望跟进前沿研究的专业研究人员阅读。

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翻阅此书的感受，更像是在阅读一部跨越了近一个世纪的科学编年史。尽管我主要关注的是更偏向于材料科学和固体物理的领域，但“低温”这个主题本身就暗示着对物质在极端条件下行为的终极探究。书中的某些章节似乎带着一种历史的厚重感，提及了早期先驱们在液氦制备和温度测量上所做的开创性工作。那种从宏观到微观，从经典物理向量子力学的过渡，似乎都被这本书以一种近乎史诗般的叙事结构所嵌入。我尤其欣赏它在处理理论模型时所展现出的“求真”态度——它不仅展示了成功的理论，也可能包含了那些曾经被推翻或修正的尝试，这正是科学进步的真实面貌。对于那些试图在现有知识体系上进行突破的研究者来说，这种对历史脉络的梳理和对前人智慧的尊重，是至关重要的基础。这本书的价值，或许不在于提供最新的“热点”，而在于打牢那些经得起时间考验的“基石”。

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这本书的阅读体验，对于一个门外汉来说，简直是一场视觉与智力的双重“迷宫探险”。我尝试去理解其中关于“超流性”或“玻色-爱因斯坦凝聚”的描述，结果往往是很快被那些晦涩的符号和抽象的概念所淹没，如同被卷入了一场高速旋转的理论漩涡。然而，这种挫败感却奇妙地伴随着一种对知识深度的敬畏。它不像某些科普读物那样，为了降低门槛而牺牲了内容的严谨性，这本书似乎是为已经站在学术山巅的人准备的地图。它不会告诉你“是什么”，而是深入探讨“为什么是这样”以及“如何精确测量”。我注意到书中对于实验装置的插图异常详尽，那复杂的制冷循环和精密的温度传感器布局，本身就是一件工业艺术品。这让我联想到，每一次成功的低温实验背后，都凝聚了无数工程师和物理学家对工程极限的不断探索，这本书，无疑是这段探索史的忠实记录者，尽管我无法完全解码其内容，但其所蕴含的工程美学和严谨的科学精神，已然令人肃然起敬。

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这本书的编排逻辑，透露出一种典型的、自上而下的学术体系构建方式。它并非随机堆砌知识点，而是遵循着从基本概念（比如热力学在极低温下的修正）到复杂现象（如磁性或超导性）的层层递进关系。这种结构要求读者必须具备极强的自律性，因为它不允许任何跳跃性的思维——如果你跳过了一个基础的数学推导，那么接下来的整个物理图像可能就会变得模糊不清。我注意到书中的许多引文和参考文献列表异常庞大，这再次印证了它的权威性。它更像是一份学术地图的索引，而不是一个简单的向导手册。对于非专业人士，它是一道高耸的围墙；但对于那些拥有足够背景知识的读者，它无疑是一座可以随意取用资源的宝库。它挑战的不是读者的智商，而是读者的耐心和对系统化学习的承诺，这在信息爆炸的时代，是一种难得的品质。

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从装帧的触感和纸张的质地来看，出版商显然是下了大手笔，这反映了他们对内容的重视程度，也预示着这本书的目标读者群体并非寻求快速阅读的休闲读者。书页的装订极其牢固，仿佛是为了承受无数次反复翻阅和查阅而设计的。我虽然无法深入理解那些复杂的量子涨落和能带结构描述，但可以清晰地感受到作者试图用最精确的语言来描绘那些极其微小、极其寒冷的世界。书中的图示，即便是那些我看不懂的相图和能谱，其线条的清晰度和比例的精确性，都达到了极高的水准，这使得即使是视觉学习者，也能从中获取到结构性的信息。它不是一本用来快速扫视的书，而是一部需要长时间沉浸其中，与作者进行思想对话的“工具书”——它需要你泡上一杯热茶（也许是讽刺，但在极低温物理的世界里，热量是最大的敌人），静下心来，与物质的最深层秘密进行一次漫长而严肃的交流。

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这部厚重的著作，虽然我并未涉猎其核心的低温物理理论，但从其装帧和排版上，便能窥见一丝学者的严谨与匠心。扉页的烫金字体在哑光的封面上显得低调而有力，传递出一种历经时间沉淀的学术重量感。初翻开时，那些密集的公式和图表如同精密的仪器图纸，尽管我无法理解其背后的物理意义，但那种对精确性的不懈追求，却是跨越学科壁垒的共通语言。我猜想，对于精通此道的专家而言，这不仅仅是一本教科书，更像是一份承载了无数次实验与推导的“工作日志”。它没有迎合大众的浅显叙述，而是直指核心，这本身就构成了一种强大的吸引力——它明确地告诉每一个翻开它的人：“这里是硬核知识的殿堂，你必须准备好接受挑战。” 这种不妥协的态度，在浮躁的时代显得尤为珍贵，它暗示着书中内容必然是经过了严苛的时间检验和同行审视。哪怕只是浏览那些章节标题，也仿佛能感受到在接近绝对零度时，物质界限被推向极限的奇异与美妙。

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