內容簡介
This book is a modern pedagogic introduction to the ideas and techniques of quantum field theory.
After a brief overview of particle physics and a survey of relativistic wave equations and Lagrangian methods,the quantum theory of scalar and spinor fields, and then of gauge fields,is developed The emphasis throughout is on functional methods,which have played a large part in modern field theory. The book concludes with a brief survey of `topological' objects in field theory and,new to this edition,a chapter devoted to supersymmetry.
內頁插圖
目錄
Prface to the first edition
Preface to the second edition
1 Intropduction:synosis of particle physics
1.1 Quantum field theory
1.2 Gravitation
1.3 Strong interactions
1.4 Weak interactions
1.5 Leptonic quantum numbers
1.6 Hadronic quantum numbers
1.7 Resonances
1.8 The quark model
1.9 SU(2),SU(3)SU(4)
1.10 Dynamical evidence for quarks
1.11 Colour
1.12 QCD
1.13 Weak interactions
Guide to further reading
2 Single-particle relativistic wave equations
2.1 Rel;ativistic notation
2.2 Klein-Gordon equation
2.3 Dirac equation
SU(2)and the rotaion group
SL(2,C)and the antiparticles
2.4 Prdiciton of antiparticles
2.5 Construction of Dirac spinors:algebra of
2.6 Non-relativistic limit and the electron magnetic moment
2.7 The relevance of the Pointcare group operators and the zero mass limit
2.8 Maxwell and Proca equations
2.9 Maxwell's equations and differential geometry
Summary
Guide to further reading
3 Lagrangian formulation, symmetries and gauge fields
3.1 Lagrangian formulation ofparticle mechanics
3.2 The real scalar field: variational principle and Noether's theorem
3.3 Complex scalar fields and the electromagnetic field
3.4 Topology and the vacuum: the Bohm-Aharonov effect
3.5 The Yang-Mills field
3.6 The geometry of gauge fields
Summary
Guide to further reading
4 Canonical quantisation and particle interpretation
4.1 The real Klein-Gordon field
4.2 The complex Klein-Gordon field
4.3 The Dirac field
4.4 The electromagnetic field
Radiation gauge quantisation
Lorentz gauge quantisation
4.5 The massive vector field
Summary
Guide to further reading
5 Path integrals and quantum mechanics
5.1 Path-integralformulation ofquantum mechanics
5.2 Perturbation theory and the S matrix
5.3 Coulombscattering
5.4 Functional calculus: differentiation
5.5 Further properties of path integrals
Appendix: some useful integrals
Summary
Guide to further reading
6 Path-integral quantisation and Feynman rules:scalar and spinor fields
6.1 Generating functionalfor scalar fields
6.2 Functional integration
6.3 Free particle Green's functions
6.4 Generating functionals forinteracting fields
……
7 Path-imtegral quantisation:gauge fields
8 Spontaneous symmetry breaking and the Weinberg-Salam model
9 Renormalisation
10 Toplogical objects in field theory
References
Index
前言/序言
好的,這是一本內容詳實、不涉及《量子場論(第2版)》的圖書簡介: --- 圖書簡介:現代天體物理學前沿:從觀測到理論的跨越 作者: [此處留空,模擬真實圖書的作者信息] 齣版社: [此處留空,模擬真實齣版社信息] 齣版時間: [模擬年份] ISBN: [模擬ISBN] 內容提要 《現代天體物理學前沿:從觀測到理論的跨越》是一部麵嚮高年級本科生、研究生以及專業研究人員的綜閤性專著。本書旨在係統梳理當前天體物理學領域最活躍、最激動人心的前沿課題,重點闡述如何利用新一代觀測設施(如詹姆斯·韋伯空間望遠鏡、事件視界望遠鏡、大規模巡天項目等)獲取的豐富數據,驅動理論模型的構建與檢驗。全書結構嚴謹,內容深度適中,平衡瞭基礎物理原理的闡述與尖端研究問題的探討。 本書不拘泥於單一學科分支,而是采用多維度、跨學科的視角,深度剖析瞭宇宙學、高能天體物理、恒星與星係演化等核心領域的前沿進展。它強調瞭多信使天文學的興起,探討瞭引力波、中微子、電磁波乃至宇宙射綫等不同信息載體如何協同工作,共同揭示宇宙的深層奧秘。 核心章節與專題聚焦 本書共分為六個主要部分,涵蓋瞭天體物理學的核心與未來方嚮: 第一部分:新一代觀測工具與數據驅動的宇宙學 本部分首先迴顧瞭當前地麵和空間觀測設備的技術突破,特彆是對超深場成像、高精度光譜分析和時域巡天的能力提升。 1. 宇宙學參數的精確測量: 重點討論瞭標準宇宙學模型($Lambda$CDM)麵臨的挑戰,特彆是哈勃常數張力的最新進展。詳細分析瞭基於宇宙微波背景(CMB)各嚮異性測量(如普朗剋任務的最新結果)和基於延遲時間函數(如Ia型超新星)測量的差異。探討瞭修正早期宇宙模型(如早期暗能量)或修改引力理論的潛在路徑。 2. 早期宇宙結構形成與再電離紀元: 深入解析瞭詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST)對高紅移星係(z > 10)的觀測結果。討論瞭“宇宙黎明”的物理圖像,包括早期恒星形成的效率、星係種子是如何快速形成超大質量黑洞的(Fast Accretion Models),以及再電離過程的空間和時間演化模型。 第二部分:極端環境中的高能過程與輻射機製 本部分聚焦於宇宙中能量最高的現象,探討瞭它們産生的物理機製和輻射的傳播過程。 3. 活動星係核(AGN)與黑洞反饋: 詳細分析瞭超大質量黑洞(SMBH)的吸積理論和噴流的産生。對比瞭不同類型的AGN(如類星體、塞弗特星係)的輻射譜特徵。特彆強調瞭黑洞-星係共演化中,由AGN驅動的能量反饋如何通過風和噴流影響宿主星係的恒星形成活動,從而塑造星係演化軌跡。 4. 伽馬射綫暴(GRB)與磁星動力學: 介紹瞭長暴和短暴的能量釋放模型,重點討論瞭磁星理論(Magnetar Model)在解釋GRB餘輝特徵中的作用。結閤引力波事件GW170817,分析瞭韆新星(Kilonova)的産生機製,特彆是重元素(如金、鉑)的快速(r-process)核閤成過程。 第三部分:引力波天文學的拓展:從事件到宇宙學 本部分全麵覆蓋瞭引力波天文學從LIGO/Virgo/KAGRA到未來LISA任務的理論和觀測進展。 5. 雙緻密天體並閤的物理學: 詳細剖析瞭雙中子星(BNS)、黑洞-中子星(NSBH)和雙黑洞(BBH)並閤的數值相對論模擬結果。討論瞭潮汐效應對中子星方程狀態(EoS)的約束,以及引力波信號中可能編碼的關於高密度物質物理的信息。 6. 宇宙學中的引力波: 探討瞭利用隨機引力波背景(Stochastic Gravitational Wave Background, SGWB)來探測早期宇宙相位轉變、超大質量黑洞並閤(SMBHB)以及宇宙弦等非標準模型參數的方法。展望瞭LISA任務對星係中心超大質量黑洞演化的觀測潛力。 第四部分:恒星演化的極限與遺跡 本部分聚焦於恒星生命周期的終結以及由此産生的極端天體。 7. 中子星的內部結構與磁場: 深入討論瞭中子星內部的超強相互作用、誇剋物質的可能存在形式,以及其極強磁場的演化和對脈衝星輻射的影響。闡述瞭脈衝星計時陣列(PTA)如何利用毫秒脈衝星網絡探測低頻引力波。 8. 緻密天體的共同演化: 分析瞭雙星係統中密近天體對的形成途徑,包括磁捕獲、質量轉移和共同包絡演化(CE)。這些過程是理解BNS和BBH起源的關鍵。 第五部分:暗物質與暗能量的間接探尋 本書並未直接涉及粒子物理層麵的量子場論計算,而是側重於如何通過天體物理觀測來約束暗物質和暗能量的性質。 9. 暗物質的分布與效應: 考察瞭暗物質在星係尺度上的分布模型(如NFW、Einasto輪廓),以及它們對星係團動力學和引力透鏡效應的影響。討論瞭利用矮星係和銀河係中心的不尋常伽馬射綫信號尋找弱相互作用重粒子(WIMP)或軸子等暗物質候選體的最新進展。 10. 暗能量的動力學與修正引力: 從觀測角度審視瞭暗能量主導階段的特徵。詳細對比瞭標準宇宙學中的宇宙學常數($Lambda$)與動態暗能量模型(如Quintessence)。利用大規模結構巡天(如DESI、Euclid)來測量物質的功率譜和哈勃參數,以期區分不同的暗能量模型。 第六部分:係外行星與生命宜居性 本部分將視角投嚮宇宙中的行星係統,探討瞭行星形成和宜居性研究的前沿。 11. 行星形成理論的修正: 結閤ALMA等射電望遠鏡對原行星盤的觀測,更新瞭核心吸積模型和盤不穩定模型,解釋瞭係外巨行星和超地球的形成。討論瞭遷移機製(如Gaps/Wakes)對行星軌道分布的影響。 12. 宜居帶與生物信號探測: 基於新的恒星演化模型,重新界定瞭宜居帶的邊界。重點討論瞭利用JWST對係外行星大氣光譜的精確分析,尋找生物標誌物(Biosignatures),如甲烷、氧氣和水蒸氣的組閤,以及如何區分由非生物過程産生的假陽性信號。 總結 《現代天體物理學前沿:從觀測到理論的跨越》不僅是知識的匯編,更是一座連接觀測數據與理論構建的橋梁。本書強調瞭跨學科閤作的重要性,鼓勵讀者在麵對復雜的宇宙學問題時,能夠靈活運用多信使數據,批判性地評估現有理論框架,並為未來的科學探索指明方嚮。本書的詳盡的數學推導和對最新文獻的引用,使其成為該領域研究者案頭必備的參考書。