内容简介
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.
内页插图
目录
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,这是一本内容详实、不涉及《量子场论(第2版)》的图书简介: --- 图书简介:现代天体物理学前沿:从观测到理论的跨越 作者: [此处留空,模拟真实图书的作者信息] 出版社: [此处留空,模拟真实出版社信息] 出版时间: [模拟年份] ISBN: [模拟ISBN] 内容提要 《现代天体物理学前沿:从观测到理论的跨越》是一部面向高年级本科生、研究生以及专业研究人员的综合性专著。本书旨在系统梳理当前天体物理学领域最活跃、最激动人心的前沿课题,重点阐述如何利用新一代观测设施(如詹姆斯·韦伯空间望远镜、事件视界望远镜、大规模巡天项目等)获取的丰富数据,驱动理论模型的构建与检验。全书结构严谨,内容深度适中,平衡了基础物理原理的阐述与尖端研究问题的探讨。 本书不拘泥于单一学科分支,而是采用多维度、跨学科的视角,深度剖析了宇宙学、高能天体物理、恒星与星系演化等核心领域的前沿进展。它强调了多信使天文学的兴起,探讨了引力波、中微子、电磁波乃至宇宙射线等不同信息载体如何协同工作,共同揭示宇宙的深层奥秘。 核心章节与专题聚焦 本书共分为六个主要部分,涵盖了天体物理学的核心与未来方向: 第一部分:新一代观测工具与数据驱动的宇宙学 本部分首先回顾了当前地面和空间观测设备的技术突破,特别是对超深场成像、高精度光谱分析和时域巡天的能力提升。 1. 宇宙学参数的精确测量: 重点讨论了标准宇宙学模型($Lambda$CDM)面临的挑战,特别是哈勃常数张力的最新进展。详细分析了基于宇宙微波背景(CMB)各向异性测量(如普朗克任务的最新结果)和基于延迟时间函数(如Ia型超新星)测量的差异。探讨了修正早期宇宙模型(如早期暗能量)或修改引力理论的潜在路径。 2. 早期宇宙结构形成与再电离纪元: 深入解析了詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)对高红移星系(z > 10)的观测结果。讨论了“宇宙黎明”的物理图像,包括早期恒星形成的效率、星系种子是如何快速形成超大质量黑洞的(Fast Accretion Models),以及再电离过程的空间和时间演化模型。 第二部分:极端环境中的高能过程与辐射机制 本部分聚焦于宇宙中能量最高的现象,探讨了它们产生的物理机制和辐射的传播过程。 3. 活动星系核(AGN)与黑洞反馈: 详细分析了超大质量黑洞(SMBH)的吸积理论和喷流的产生。对比了不同类型的AGN(如类星体、塞弗特星系)的辐射谱特征。特别强调了黑洞-星系共演化中,由AGN驱动的能量反馈如何通过风和喷流影响宿主星系的恒星形成活动,从而塑造星系演化轨迹。 4. 伽马射线暴(GRB)与磁星动力学: 介绍了长暴和短暴的能量释放模型,重点讨论了磁星理论(Magnetar Model)在解释GRB余辉特征中的作用。结合引力波事件GW170817,分析了千新星(Kilonova)的产生机制,特别是重元素(如金、铂)的快速(r-process)核合成过程。 第三部分:引力波天文学的拓展:从事件到宇宙学 本部分全面覆盖了引力波天文学从LIGO/Virgo/KAGRA到未来LISA任务的理论和观测进展。 5. 双致密天体并合的物理学: 详细剖析了双中子星(BNS)、黑洞-中子星(NSBH)和双黑洞(BBH)并合的数值相对论模拟结果。讨论了潮汐效应对中子星方程状态(EoS)的约束,以及引力波信号中可能编码的关于高密度物质物理的信息。 6. 宇宙学中的引力波: 探讨了利用随机引力波背景(Stochastic Gravitational Wave Background, SGWB)来探测早期宇宙相位转变、超大质量黑洞并合(SMBHB)以及宇宙弦等非标准模型参数的方法。展望了LISA任务对星系中心超大质量黑洞演化的观测潜力。 第四部分:恒星演化的极限与遗迹 本部分聚焦于恒星生命周期的终结以及由此产生的极端天体。 7. 中子星的内部结构与磁场: 深入讨论了中子星内部的超强相互作用、夸克物质的可能存在形式,以及其极强磁场的演化和对脉冲星辐射的影响。阐述了脉冲星计时阵列(PTA)如何利用毫秒脉冲星网络探测低频引力波。 8. 致密天体的共同演化: 分析了双星系统中密近天体对的形成途径,包括磁捕获、质量转移和共同包络演化(CE)。这些过程是理解BNS和BBH起源的关键。 第五部分:暗物质与暗能量的间接探寻 本书并未直接涉及粒子物理层面的量子场论计算,而是侧重于如何通过天体物理观测来约束暗物质和暗能量的性质。 9. 暗物质的分布与效应: 考察了暗物质在星系尺度上的分布模型(如NFW、Einasto轮廓),以及它们对星系团动力学和引力透镜效应的影响。讨论了利用矮星系和银河系中心的不寻常伽马射线信号寻找弱相互作用重粒子(WIMP)或轴子等暗物质候选体的最新进展。 10. 暗能量的动力学与修正引力: 从观测角度审视了暗能量主导阶段的特征。详细对比了标准宇宙学中的宇宙学常数($Lambda$)与动态暗能量模型(如Quintessence)。利用大规模结构巡天(如DESI、Euclid)来测量物质的功率谱和哈勃参数,以期区分不同的暗能量模型。 第六部分:系外行星与生命宜居性 本部分将视角投向宇宙中的行星系统,探讨了行星形成和宜居性研究的前沿。 11. 行星形成理论的修正: 结合ALMA等射电望远镜对原行星盘的观测,更新了核心吸积模型和盘不稳定模型,解释了系外巨行星和超地球的形成。讨论了迁移机制(如Gaps/Wakes)对行星轨道分布的影响。 12. 宜居带与生物信号探测: 基于新的恒星演化模型,重新界定了宜居带的边界。重点讨论了利用JWST对系外行星大气光谱的精确分析,寻找生物标志物(Biosignatures),如甲烷、氧气和水蒸气的组合,以及如何区分由非生物过程产生的假阳性信号。 总结 《现代天体物理学前沿:从观测到理论的跨越》不仅是知识的汇编,更是一座连接观测数据与理论构建的桥梁。本书强调了跨学科合作的重要性,鼓励读者在面对复杂的宇宙学问题时,能够灵活运用多信使数据,批判性地评估现有理论框架,并为未来的科学探索指明方向。本书的详尽的数学推导和对最新文献的引用,使其成为该领域研究者案头必备的参考书。