粒子物理導論（翻譯版·原書第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：物理專業高年級本科生及低年級研究生
　　《粒子物理導論（翻譯版·原書第2版）》有很好的聲譽。本次修訂，作者緻力靈活利用非傳統的方式來平衡定量的嚴格性和直觀的理解。在第1章詳細講述本書主題的曆史，隨後給齣標準模型的定量展示。再簡化介紹一個玩具模型的費曼規則，以幫助讀者學習去掉瞭自鏇復雜性的計算技術。隨後討論可以理解的量子電動力學，強作用、弱作用和規範場的理論。新的章節加入瞭中微子振蕩和對超齣標準模型的物理的預期。本書包含瞭一定數量的實際例子以及很多章末的習題。完整的題解可以提供給教師（獲取方式見本書前言）。 　　★一本很有名的粒子物理教科書的修訂版 　　★一定數量的實際例子以及很多章末的習題 　　★幫助學生掌握費曼規則 　　★給教師使用的習題解答

內容簡介

　　《粒子物理導論（翻譯版·原書第2版）》是大衛J.格裏菲斯三大作品之一（另有《量子力學概論》及《電動力學導論》），內容主要包括基本粒子物理曆史介紹、基本粒子動力學、相對論運動學、對稱性、束縛態、費曼算法、量子電動力學、誇剋的電動力學和色動力學、弱作用、規範理論、中微子振蕩等內容，並在後探討瞭未來可能有所發現的某些方嚮。本書是物理專業高年級本科生入門教材，也可作為物理專業低年級研究生的參考教材，同時對粒子物理實驗和理論研究人員也有參考價值。

作者簡介

大衛·格裏菲斯是裏德學院（俄勒岡州珀特蘭市）的物理學教授。在哈佛大學獲得粒子物理博士學位後，曾在幾所大學和學院任教，1978年進入裏德學院。他專長於電動力學和量子力學，還有基本粒子物理，並在這三個領域都著有教科書。

王青，清華大學物理係教授，博士生導師。從事量子場論和基本粒子理論研究, 主要集中於非微擾理論、對稱性自發破缺、強子物理和超齣標準模型的新物理。社會兼職：中國高能物理學會常務理事，教育部大學課程教學指導委員會副主任等。

目錄

譯者序 原書第1版前言 原書第2版前言 公式和常數粒子數據 引言1 第1章基本粒子物理曆史介紹9 1.1經典時代（1897—1932）9 1.2光子（1900—1924）10 1.3介子（1934—1947）12 1.4反粒子（1930—1956）14 1.5中微子（1930—1962）16 1.6奇異粒子（1947—1960）20 1.7八重態（1961—1964）23 1.8誇剋模型（1964）26 1.9十一月革命及其以後（1974—1983 和1995）29 1.10矢量中間玻色子（1983）32 1.11標準模型（1978—2012）��33 第2章基本粒子動力學42 2.1四種力42 2.2量子電動力學（QED）43 2.3量子色動力學（QCD）47 2.4弱作用51 2.4.1中性51 2.4.2帶電53 2.4.3誇剋54 2.4.4W和Z的弱耦閤和電磁耦閤56 2.5衰變和守恒定律57 2.6統一方案60 第3章相對論運動學64 3.1洛倫茲變換64 3.2四矢量66 3.3能量和動量69 3.4碰撞71 3.4.1經典碰撞72 3.4.2相對論碰撞72 3.5例子和應用73 第4章對稱性82 4.1對稱性、群和守恒定律82 4.2角動量85 4.2.1角動量的相加87 4.2.2自鏇1/289 4.3味對稱性92 4.4分立對稱性97 4.4.1宇稱97 4.4.2電荷共軛102 4.4.3CP103 4.4.4時間反演和TCP定理107 第5章束縛態116 5.1薛定諤方程116 5.2氫原子118 5.2.1精細結構119 5.2.2蘭姆位移121 5.2.3超精細分裂122 5.3正電子偶素123 5.4誇剋偶素125 5.4.1粲偶素126 5.4.2底偶素127 5.5輕誇剋介子129 5.6重子131 5.6.1重子波函數132 5.6.2磁矩137 5.6.3質量139 第6章費曼算法144 6.1衰變和散射144 6.1.1衰變率144 6.1.2截麵145 6.2黃金規則148 6.2.1衰變的黃金規則149 6.2.2散射的黃金規則151 6.3玩具理論的費曼規則153 6.3.1A的壽命155 6.3.2A+A→B+B散射156 6.3.3高階圖157 第7章量子電動力學163 7.1狄拉剋方程163 7.2狄拉剋方程的解166 7.3雙綫性協變量170 7.4光子172 7.5QED的費曼規則175 7.6例子177 7.7喀什米爾竅門180 7.8截麵和壽命183 7.9重整化188 第8章誇剋的電動力學和色動力學199 8.1e+e-碰撞中的強子産生199 8.2電子�倉首擁�性散射202 8.3色動力學的費曼規則206 8.4色因子209 8.4.1誇剋和反誇剋210 8.4.2誇剋和誇剋211 8.5QCD中的對湮滅213 8.6漸進自由216 第9章弱作用224 9.1帶電輕子的弱作用224 9.2繆子衰變226 9.3中子衰變230 9.4π介子衰變235 9.5誇剋的帶電弱作用237 9.6中性弱作用240 9.7電弱統一247 9.7.1手徵費米子態247 9.7.2弱同位鏇和超核250 9.7.3電弱混閤252 第10章規範理論259 10.1經典粒子力學的拉格朗日體係259 10.2相對論場論中的拉氏量260 10.3局域規範不變性262 10.4楊�裁錐�斯理論265 10.5色動力學268 10.6費曼規則270 10.7質量項272 10.8對稱性自發破缺274 10.9希格斯機製276 第11章中微子振蕩283 11.1太陽中微子問題283 11.2振蕩285 11.3證實287 11.4中微子質量289 11.5混閤矩陣290 第12章最後：下麵是什麼？294 12.1希格斯玻色子294 12.2大統一297 12.3物質/反物質不對稱性300 12.4超對稱、弦和額外維302 12.4.1超對稱302 12.4.2弦303 12.5暗物質/暗能量304 12.5.1暗物質304 12.5.2暗能量305 12.6結論306 附錄310 附錄A狄拉剋Delta函數310 附錄B衰變率和截麵313 B.1衰變313 B.2截麵314 附錄C泡利和狄拉剋矩陣315 C.1泡利矩陣315 C.2狄拉剋矩陣315 附錄D費曼規則（樹圖）316 D.1外綫316 D.2傳播子317 D.3頂角因子317 索引320

前言/序言

　　第一版前言 　　本書是物理專業高年級本科生的入門書。我的同事中大多數人認為這個題目對這樣的讀者是不閤適的——數學上太高深，唯象上太零散，不牢靠的基礎和不確定的未來。這個觀點十年前我會同意，但在最近十年，塵埃落定到令人相當吃驚的程度，說基本粒子物理已經成年是閤適的時候瞭。雖然我們還有非常多的知識要去學習，但顯然現在已經有瞭一緻和統一的理論架構，它太令人激動和重要，以緻不能在研究生教學中省略或稀釋為定性的現代物理的子部分。我相信把基本粒子物理放進本科生標準課程的時間到瞭。 　　不幸的是，這個領域的研究文獻顯然是本科生所無法企及的，雖然有若乾極好的研究生教材，但它們要求即便不是量子場論，也是很強的高等量子力學基礎。另外，雖然有很多很好的科普書和一些傑齣的《科學美國人》文章，但很少專為本科生所寫。本書是填補這個需求的一個努力和嘗試。它起自我時不時在Reed學院教的一學期的粒子物理課程。學生一般有一學期的電磁學課（Lorrain和Corson的水平）、一學期的量子力學課（Park的水平）和相對較強的狹義相對論的背景。 　　除瞭其主要受眾，我希望這本書將對研究生新生有用，或者作為初始教材，或作為更深入學習的準備。把這些記在心裏，並緻力於盡可能的完備性和可塑性，本書包含瞭比一個單一學期能夠舒適地涵蓋所更多的內容。（在我自己的課上我要求學生自己閱讀第1章和第2章，從第3章開始教。我跳過第5章，聚焦於第6和7章，討論第8章的頭兩節，然後跳到第10章）為幫助讀者（和教師），我在每章開始安排一個簡短的目的和內容、前期要求和以後角色的介紹。本書是我在斯坦福直綫加速器中心學術休假期間寫成的，我要感謝Sidney Drell教授和理論組的其他成員的熱情款待。 　　第二版前言 　　David Griffiths1986年自從這本書的第1版齣版以來，已經過去20多年瞭，書中大多數內容仍未過時，這既令人滿意又使人痛苦。缺陷肯定是顯見的——那時，頂誇剋的存在尚未被證實，中微子一般被假定為（並無很好的理由）無質量的。而標準模型，它基本上是本書的主題，被證明令人吃驚地堅挺。這是對理論的稱頌，同時也是對我們想象力的控訴。我不認為在基本粒子物理曆史中有相應的時期自然界中會發生如此少的真正的革命。中微子振蕩怎樣？事實上這是一個極好的故事（我已經對此題目單加瞭一章）。而此極端的現象與標準模型符閤得如此之好以緻人們幾乎可以說，迴顧過去（當然）如果它不是這樣纔是更令人驚奇的。超對稱和弦理論如何？是，但這些暫且必須被看作例外（我已經加瞭一章，討論現代理論的發展）。隻要堅實的實驗驗證可以繼續，標準模型（中微子有質量和混閤）仍將占支配地位。 　　除瞭已經說過的新的兩章，我把第1章的粒子物理曆史的內容更新瞭，縮短瞭第5章，在第6章提供瞭（我希望）對黃金規則更引人入勝的介紹，而減掉瞭原第8章中大多數的電磁形狀因子和標度的內容（這在深度非彈實驗的解釋中是十分重要的，它使誇剋模型具有瞭安全的基礎，但今天沒人懷疑誇剋的存在，因此技術細節不再如此重要瞭）。第8章剩下的部分與原第9章結閤形成一個關於強子的新的一章。最後，我準備瞭一個完整的解題手冊（從齣版商Wiley那裏可免費得到，但隻針對——我抱歉——教師�。�。除此之外其餘內容改變相對很小。 　　很多人發給我建議和修正信息，或耐心地迴答我的問題。我無法感謝每個人，但我將要感謝他們中那些有特彆幫助的人：Guy Blaylock (UMass), John Boersma (Rochester),Carola Chinellato (Brazil), Eugene Commins (Berkeley), Mimi Gerstell (Cal Tech),Nahmin Horwitz (Syracuse), Richard Kass (Ohio State), Janis McKenna (UBC),Jim Napolitano (RPI), Nic Nigro (Seattle), John Norbury (UW-Milwaukee), Jason Quinn (Notre Dame), Aaron Roodman (SLAC), Natthi Sharma (EasternMichigan),Steve Wasserbeach (Haverford), and above all Pat Burchat (Stanford).這項工作中的一部分是我在斯坦福和SLAC學術休假時完成的，我要特彆感謝Patricia和Michael Peskin使之得以實現。 　　David Griffiths2008年 　　譯者序 　　隨著2012年歐洲核子中心宣布粒子物理標準模型中最後一個未被發現、俗稱上帝粒子的希格斯粒子的發現及2013年諾貝爾物理學奬被授予20世紀60年代希格斯粒子的提齣人希格斯和恩格蘭特，標準模型最後一塊拼接闆被拼接成功，因而成為一個完整被實驗所驗證的基礎物理理論模型。基本粒子物理的研究由此進入瞭後標準模型時代，它的基本標誌是：不管超齣標準模型的新物理是否被發現，標準模型永遠會作為一個為實驗驗證過的完整理論模型而被作為後來研究者的研究基礎和齣發點。在這個新時代裏，標準模型作為一個成熟且經過實驗檢驗的物理學基本理論模型已經完全達到瞭被納入大學物理專業本科教學內容的標準。 　　實際上，隨著物理學的發展和知識爆炸性的增長，哪些物理學理論應該被納入大學本科物理專業的基礎教材一直是物理學科教學所關注並在不斷探討和研究的問題。物理專業的本科四年教育目前一直被填得滿滿的，教完瞭基礎的普通物理及其實驗、四大力學、近代物理實驗，僅剩下為數不多的學時，專業教師都希望學生能早些進入具體的課題，由此比較排斥再往教學內容中填充更多基本的必修內容。但從培養有寬闊視野的物理人纔的角度看，讓學生對人類在自然界各個物質層麵所發展的物理理論都有所瞭解似乎是有一定的必要性的。相應的課程按照空間尺度從大到小包括：天體物理、凝聚態物理、原子分子物理、核物理、粒子物理。對粒子物理，由於它遠離現實生活，所需要的描述工具又非常高深，再加上以前標準模型仍未被實驗完全證實，還存在理論模型不完全正確的可能性，因此往往在本科階段不太詳細講授，即使涉及，也要麼隻是在普通物理的最後稍微涉獵一點點，要麼和核物理結閤在一起簡要介紹一下，而針對本科生單獨完整的粒子物理本科課程基本沒有。為此，本書的作者大衛·格裏菲斯早在30年前本書第1版前言中就特彆強調：“在最近十年，塵埃落定到令人相當吃驚的程度，說基本粒子物理已經成年是閤適的時候瞭。雖然我們還有非常多的知識要去學習，但顯然現在已經有瞭一緻和統一的理論架構，它太令人激動和重要，以緻不能在研究生教學中省略或稀釋為定性的現代物理的子部分。我相信把基本粒子物理放進本科生標準課程的時間到瞭。”從這本書的第1版到現在，粒子物理又有瞭巨大的發展，標準模型無論在理論還是實驗上都已達到相當完美和完備的地步，格裏菲斯當年的錶述因此有瞭更堅實的理論和實驗支撐。 　　隨著中國國力的上升，國傢對基礎研究的投入也越來越多，對像基本粒子這樣的最為基礎的物理研究也可望國傢不止在理論方麵更在對應於大科學工程的實驗上有大的投入，以期在未來使中國能在物質最小的基本結構及其相互作用規律的研究方麵為人類做齣更大的貢獻。這一方麵需要高校培養更多的相關物理專業人纔，另一方麵需要能把高深的粒子物理簡化為大學甚至更低層次水平的半專業半科普作品，以便能提高全社會對基本粒子這樣的物理學基礎的認識水平。這些都呼喚著大學本科水平中文版粒子物理教材的齣現。 　　國內外粒子物理的教科書並不少，但專門針對本科學生的教科書，特彆是把內容主要放在針對本科生介紹標準模型的教材卻幾乎沒有。這當然主要是因為標準模型所需要的除基本粒子現象以外的量子場論和規範場論的高深知識很難被下放到本科水平的教材當中。格裏菲斯的這本書基本解決瞭這個問題，書的內容既巧妙地避免瞭復雜深奧的場論理論與計算，又用物理學本科學生已有的知識較好地把標準模型及其所需要的量子場論和規範場論的基本知識以比較物理的方式生動地介紹齣來，並且文字流暢優美，這有賴於作者多年的教學積纍及其深厚的專業和文字功底。無怪乎這本教材在美國成為本科階段高校用得最廣、最受歡迎的粒子物理教科書，筆者在翻譯的過程中受益匪淺，但限於譯者有限的專業水平和文字功底，書中可能會有翻譯不理想、不準確甚至錯誤的地方，敬請各位讀者批評指正。 　　2017於清華
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