作者簡介
美國卡耐基梅隆大學物理系榮譽退休教授,臺灣新竹清華特約講座(distinguished chair)教授,美國物理學會會士、傑出評閱人。他曾獲美國Alfred P Sloan Research Fellow獎。他在理論高能物理領域工作近四十年,在手征微擾理論、自發對稱破缺的群理論、漸進自由和對稱性自發破缺和輕子數破壞過程等方面做出過開拓性的傑出工作。他和T P Cheng合著題為 “Gauge Theories and Elementary Particle Physics”的書多年來一直是國際高能物理學界著名的研究生教科書和研究人員的參考用書。
目錄
第1章 緒論 1
1 1 微觀粒子的結構 2
1 2 基本相互作用的分類 2
1 3 相對論性系統引入場論的必要性 6
1 4 自然單位制 7
第2章 核物理簡介 11
2 1 原子核的性質 12
2 1 1 結合能 12
2 1 原子核的尺度 12
2 1 3 原子核的自旋 13
2 1 原子核的穩定性和不穩定性 14
2 1 核力的性質 14
2 2 原子核的殼模型 15
2 2 1 滿殼層 16
2 2 2 自旋軌道耦合 19
2 2 3 原子核的裂變 21
2 2 4 連鎖反應 21
2 2 5 原子核的聚變 21
2 2 6 太陽中的p-p循環 22
第3章 狹義相對論 23
3 1 狹義相對論簡介
3 1 洛倫茲變換
3 1 2 簡單的物理結果 26
3 1 3 能量和動量 28
3 2 張量分析 31
3 2 1 三維空間中的張量 31
3 2 2 閔可夫斯基空間中的張量分析 35
3 2 3 閔可夫斯基空間中的物理規律 37
第4章 相對論性波動方程 41
4 1 克萊因-戈爾登方程 42
4 1 1 概率詮釋 43
4 1 2 克萊因-戈爾登方程的解 43
4 2 狄拉克方程 45
4 2 1 概率詮釋 46
4 2 2 狄拉克方程的解 47
4 2 3 狄拉克方程的洛倫茲變換性質 50
第5章 量子電動力學 55
5 1 e+e-湮滅 57
5 1 1 e+e→+μ+μ 57
5 1 2 e+e→+強子 58
5 2 康普頓散射 59
5 3 散射截面 60
第6章 對稱性和群論 63
6 1 群論 64
6 1 群論簡介 64
6 1 2 SU(2)群 65
6 1 3 三維轉動群O(3) 73
6 1 4 轉動群和量子力學 76
6 1 5 洛倫茲群 78
6 1 6 SU(3)群 83
6 2 對稱性和守恆量 86
6 2 1 基本的相互作用 86
6 2 2 守恆律 86
6 2 3 對稱性與諾特定理 88
6 2 4 離散對稱性 96
第7章 局域對稱性和對稱性破缺 103
第8章 誇克模型 127
第9章 電弱相互作用 149
第10章 強相互作用理論 181
參考文獻 209
前言/序言
核與粒子物理的研究對象是物質的微觀結構。同時它也影響著其他領域的發展,如凝聚態物理、天體物理等。掌握好它們將有助於我們理解新技術中的諸多新進展。
作者在卡耐基梅隆大學和清華大學給物理專業的高年級本科生和低年級研究生講授為期一學期的”核與粒子物理”課程已有二十多年。本書根據該課程的講義編寫而成。學習本書的預備知識是量子物理,包括非相對論量子力學的傳統內容,以及簡單的相對論運動學。為了體現完整性和靈活性,書中包含的內容要多於在一個學期中所能輕鬆掌握的內容。本書著重討論對稱性,及其在高能物理中起到的作用。作者並不試圖用嚴格、完整的方式講述,而是對重要知識做簡單的概述,盡可能略去複雜的數學證明,而更多地採用啟發式討論和具體實例。
作者
2020年5月
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