核与粒子物理

定　　价：49 元

• 作者：李灵峰、阮东
• 出版时间：2025/4/1
• ISBN：9787302537663
• 出 版 社：清华大学出版社

• 中图法分类：O572.2 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

本书清晰、简明地介绍了核与粒子物理的基础知识，为读者在该领域进一步学习打下基础。本书精炼地选择了相关内容。首先，简单回顾狭义相对论之后，在场论背景下介绍了量子电动力学的理论框架。其次，根据讨论基本相互作用的对称性的需要，简要介绍了群论的相关知识。再次，详细讨论了局域对称性和对称性自发破缺的概念，为构建电弱相互作用的标准模型做准备。从次，讲述了该标准模型的重要结果及其与实验测量的符合。最后，研究强相互作用的量子色动力学，描述通过胶子传递的夸克之间的相互作用，该理论的定性特征可以使我们简单地理解强子世界。
本书适合高等学校物理学科教师、研究生和高年级本科生，以及科研院所的相关工作人员阅读使用。

编辑推荐

本书清晰、简明地介绍了核与粒子物理的基础知识，为读者在该领域进一步学习打下基础。本书精炼地选择了相关内容。首先，简单回顾狭义相对论之后，在场论背景下介绍了量子电动力学的理论框架。其次，根据讨论基本相互作用的对称性的需要，简要介绍了群论的相关知识。再次，详细讨论了局域对称性和对称性自发破缺的概念，为构建电弱相互作用的标准模型做准备。从次，讲述了该标准模型的重要结果及其与实验测量的符合。最后，研究强相互作用的量子色动力学，描述通过胶子传递的夸克之间的相互作用，该理论的定性特征可以使我们简单地理解强子世界。
本书适合高等学校物理学科教师、研究生和高年级本科生，以及科研院所的相关工作人员阅读使用。

序 言

核与粒子物理的研究对象是物质的微观结构。同时它也影响着其他领域的发展，如凝聚态物理、天体物理等。掌握好它们将有助于我们理解新技术中的诸多新进展。
作者在卡耐基梅隆大学和清华大学给物理专业的高年级本科生和低年级研究生讲授为期一学期的核与粒子物理课程已有二十多年。本书根据该课程的讲义编写而成。学习本书的预备知识是量子物理，包括非相对论量子力学的传统内容，以及简单的相对论运动学。为了体现完整性和灵活性，书中包含的内容要多于在一个学期中所能轻松掌握的内容。本书着重讨论对称性，及其在高能物理中起到的作用。作者并不试图用严格、完整的方式讲述，而是对重要知识做简单的概述，尽可能略去复杂的数学证明，而更多地采用启发式讨论和具体实例。

作者
2020年5月

作者介绍

美国卡耐基梅隆大学物理系荣誉退休教授，台湾新竹清华特约讲座（distinguished chair）教授，美国物理学会会士、杰出评阅人。他曾获美国Alfred P. Sloan Research Fellow奖。他在理论高能物理领域工作近四十年，在手征微扰理论、自发对称破缺的群理论、渐进自由和对称性自发破缺和轻子数破坏过程等方面做出过开拓性的杰出工作。他和T. P. Cheng合著题为 Gauge Theories and Elementary Particle Physics的书多年来一直是国际高能物理学界著名的研究生教科书和研究人员的参考用书。

目 录

第 1章绪论 1
1.1微观粒子的结构 2
1.2基本相互作用的分类 2
1.3相对论性系统引入场论的必要性 6
1.4自然单位制 7

第 2章核物理简介 11
2.1原子核的性质 12
2.1.1结合能 12
2.1.2原子核的尺度 12
2.1.3原子核的自旋 13
2.1.4原子核的稳定性和不稳定性 14
2.1.5核力的性质 14
2.2原子核的壳模型 15
2.2.1满壳层 16
2.2.2自旋轨道耦合 19
2.2.3原子核的裂变 21
2.2.4连锁反应 21
2.2.5原子核的聚变 21
2.2.6太阳中的 p-p循环 22

第 3章狭义相对论 23
3.1狭义相对论简介 24
3.1.1洛伦兹变换 24
3.1.2简单的物理结果 26
3.1.3能量和动量 28
3.2张量分析 31
3.2.1三维空间中的张量 31
3.2.2闵可夫斯基空间中的张量分析 35
3.2.3闵可夫斯基空间中的物理规律 37

第 4章相对论性波动方程 41
4.1克莱因 -戈尔登方程 42
4.1.1概率诠释 43
4.1.2克莱因 -戈尔登方程的解 43
4.2狄拉克方程 45
4.2.1概率诠释 46
4.2.2狄拉克方程的解 47
4.2.3狄拉克方程的洛伦兹变换性质 50

第 5章量子电动力学 55
5.1 e e－湮灭 57
5.1.1 e e－ － 57
5.1.2 e e－强子 58
5.2康普顿散射 59
5.3散射截面 60

第 6章对称性和群论 63
6.1群论 64
6.1.1群论简介 64
6.1.2 SU(2)群 65
6.1.3三维转动群 O(3) 73
6.1.4转动群和量子力学 76
6.1.5洛伦兹群 78
6.1.6 SU(3)群 83
6.2对称性和守恒量 86
6.2.1基本的相互作用 86
6.2.2守恒律 86
6.2.3对称性与诺特定理 88
6.2.4离散对称性 96

第 7章局域对称性和对称性破缺 103
7.1对称性概论 104
7.2场论中的整体对称性和局域对称性 104
7.2.1整体对称性 104
7.2.2局域对称性 108
7.3对称性破缺 114
7.3.1维格纳 -外尔模式中的对称性 114
7.3.2南部 -戈德斯通模式中的对称性 114
7.3.3戈德斯通定理 115
7.4对称性自发破缺 118
7.4.1整体对称性 118
7.4.2局域对称性 122

第 8章夸克模型 127
8.1同位旋对称性 128
8.2 SU(3)对称性 131
8.3强子的夸克模型 133
8.3.1简单夸克模型的悖论 134
8.3.2色自由度 134
8.3.3盖尔曼 -大久保质量公式 135
8.4 -混合和茨威格规则 136
8.5夸克模型中的强子质量 139

第 9章电弱相互作用 149
9.1弱相互作用的基本性质 150
9.1.1分类 150
9.1.2弱相互作用中的选择定则 151
9.1.3弱相互作用的里程碑 153
9.1.4中间矢量玻色子理论 157
9.2 SU(2) U(1)模型的建立 158
9.2.1群的选择 158
9.2.2费米子 163
9.2.3对称性自发破缺 164
9.2.4质量谱 165
9.2.5荷电流和中性流 167
9.2.6推广到多代 168
9.3标准模型的现象学 174
9.3.1中性流 174
9.3.2 W和 Z规范玻色子 175
9.3.3希格斯粒子 177
9.3.4中微子振荡 179

第 10章强相互作用理论 181
10.1深度非弹性散射 182
10.1.1质子的结构 182
10.1.2单举 ep散射 185
10.1.3比约肯标度 189
10.1.4部分子模型 193
10.1.5部分子模型的求和规则和应用 195
10.2光锥奇异性和比约肯标度 197
10.2.1自由场的光锥奇异性和算符乘积展开 198
10.2.2 e e－湮灭与 ep散射 202
10.3量子色动力学 203
10.3.1渐近自由 203
10.3.2量子色动力学简介 206

参考文献 209