粒子物理導(dǎo)論(翻譯版·原書(shū)第2版)
定 價(jià):89 元
叢書(shū)名:時(shí)代教育·國(guó)外高校優(yōu)秀教材精選
- 作者:大衛(wèi) J.格里菲斯
- 出版時(shí)間:2017/3/1
- ISBN:9787111543428
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):O571
- 頁(yè)碼:353
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)是大衛(wèi)J.格里菲斯三大作品之一(另有《量子力學(xué)概論》及《電動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論》),內(nèi)容主要包括基本粒子物理歷史介紹、基本粒子動(dòng)力學(xué)、相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)、對(duì)稱(chēng)性、束縛態(tài)、費(fèi)曼算法、量子電動(dòng)力學(xué)、夸克的電動(dòng)力學(xué)和色動(dòng)力學(xué)、弱作用、規(guī)范理論、中微子振蕩等內(nèi)容,并在后探討了未來(lái)可能有所發(fā)現(xiàn)的某些方向。本書(shū)是物理專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生入門(mén)教材,也可作為物理專(zhuān)業(yè)低年級(jí)研究生的參考教材,同時(shí)對(duì)粒子物理實(shí)驗(yàn)和理論研究人員也有參考價(jià)值。
本書(shū)有很好的聲譽(yù)。本次修訂,作者致力靈活利用非傳統(tǒng)的方式來(lái)平衡定量的嚴(yán)格性和直觀的理解。在第1章詳細(xì)講述本書(shū)主題的歷史,隨后給出標(biāo)準(zhǔn)模型的定量展示。再簡(jiǎn)化介紹一個(gè)玩具模型的費(fèi)曼規(guī)則,以幫助讀者學(xué)習(xí)去掉了自旋復(fù)雜性的計(jì)算技術(shù)。隨后討論可以理解的量子電動(dòng)力學(xué),強(qiáng)作用、弱作用和規(guī)范場(chǎng)的理論。新的章節(jié)加入了中微子振蕩和對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)模型的物理的預(yù)期。本書(shū)包含了一定數(shù)量的實(shí)際例子以及很多章末的習(xí)題。完整的題解可以提供給教師(獲取方式見(jiàn)本書(shū)前言)。
★一本很有名的粒子物理教科書(shū)的修訂版
★一定數(shù)量的實(shí)際例子以及很多章末的習(xí)題
★幫助學(xué)生掌握費(fèi)曼規(guī)則
★給教師使用的習(xí)題解答
第一版前言
本書(shū)是物理專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生的入門(mén)書(shū)。我的同事中大多數(shù)人認(rèn)為這個(gè)題目對(duì)這樣的讀者是不合適的——數(shù)學(xué)上太高深,唯象上太零散,不牢靠的基礎(chǔ)和不確定的未來(lái)。這個(gè)觀點(diǎn)十年前我會(huì)同意,但在最近十年,塵埃落定到令人相當(dāng)吃驚的程度,說(shuō)基本粒子物理已經(jīng)成年是合適的時(shí)候了。雖然我們還有非常多的知識(shí)要去學(xué)習(xí),但顯然現(xiàn)在已經(jīng)有了一致和統(tǒng)一的理論架構(gòu),它太令人激動(dòng)和重要,以致不能在研究生教學(xué)中省略或稀釋為定性的現(xiàn)代物理的子部分。我相信把基本粒子物理放進(jìn)本科生標(biāo)準(zhǔn)課程的時(shí)間到了。
不幸的是,這個(gè)領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)顯然是本科生所無(wú)法企及的,雖然有若干極好的研究生教材,但它們要求即便不是量子場(chǎng)論,也是很強(qiáng)的高等量子力學(xué)基礎(chǔ)。另外,雖然有很多很好的科普書(shū)和一些杰出的《科學(xué)美國(guó)人》文章,但很少專(zhuān)為本科生所寫(xiě)。本書(shū)是填補(bǔ)這個(gè)需求的一個(gè)努力和嘗試。它起自我時(shí)不時(shí)在Reed學(xué)院教的一學(xué)期的粒子物理課程。學(xué)生一般有一學(xué)期的電磁學(xué)課(Lorrain和Corson的水平)、一學(xué)期的量子力學(xué)課(Park的水平)和相對(duì)較強(qiáng)的狹義相對(duì)論的背景。
除了其主要受眾,我希望這本書(shū)將對(duì)研究生新生有用,或者作為初始教材,或作為更深入學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備。把這些記在心里,并致力于盡可能的完備性和可塑性,本書(shū)包含了比一個(gè)單一學(xué)期能夠舒適地涵蓋所更多的內(nèi)容。(在我自己的課上我要求學(xué)生自己閱讀第1章和第2章,從第3章開(kāi)始教。我跳過(guò)第5章,聚焦于第6和7章,討論第8章的頭兩節(jié),然后跳到第10章)為幫助讀者(和教師),我在每章開(kāi)始安排一個(gè)簡(jiǎn)短的目的和內(nèi)容、前期要求和以后角色的介紹。本書(shū)是我在斯坦福直線(xiàn)加速器中心學(xué)術(shù)休假期間寫(xiě)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(shū)的第1版出版以來(lái),已經(jīng)過(guò)去20多年了,書(shū)中大多數(shù)內(nèi)容仍未過(guò)時(shí),這既令人滿(mǎn)意又使人痛苦。缺陷肯定是顯見(jiàn)的——那時(shí),頂夸克的存在尚未被證實(shí),中微子一般被假定為(并無(wú)很好的理由)無(wú)質(zhì)量的。而標(biāo)準(zhǔn)模型,它基本上是本書(shū)的主題,被證明令人吃驚地堅(jiān)挺。這是對(duì)理論的稱(chēng)頌,同時(shí)也是對(duì)我們想象力的控訴。我不認(rèn)為在基本粒子物理歷史中有相應(yīng)的時(shí)期自然界中會(huì)發(fā)生如此少的真正的革命。中微子振蕩怎樣?事實(shí)上這是一個(gè)極好的故事(我已經(jīng)對(duì)此題目單加了一章)。而此極端的現(xiàn)象與標(biāo)準(zhǔn)模型符合得如此之好以致人們幾乎可以說(shuō),回顧過(guò)去(當(dāng)然)如果它不是這樣才是更令人驚奇的。超對(duì)稱(chēng)和弦理論如何?是,但這些暫且必須被看作例外(我已經(jīng)加了一章,討論現(xiàn)代理論的發(fā)展)。只要堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以繼續(xù),標(biāo)準(zhǔn)模型(中微子有質(zhì)量和混合)仍將占支配地位。
除了已經(jīng)說(shuō)過(guò)的新的兩章,我把第1章的粒子物理歷史的內(nèi)容更新了,縮短了第5章,在第6章提供了(我希望)對(duì)黃金規(guī)則更引人入勝的介紹,而減掉了原第8章中大多數(shù)的電磁形狀因子和標(biāo)度的內(nèi)容(這在深度非彈實(shí)驗(yàn)的解釋中是十分重要的,它使夸克模型具有了安全的基礎(chǔ),但今天沒(méi)人懷疑夸克的存在,因此技術(shù)細(xì)節(jié)不再如此重要了)。第8章剩下的部分與原第9章結(jié)合形成一個(gè)關(guān)于強(qiáng)子的新的一章。最后,我準(zhǔn)備了一個(gè)完整的解題手冊(cè)(從出版商Wiley那里可免費(fèi)得到,但只針對(duì)——我抱歉——教師)。除此之外其余內(nèi)容改變相對(duì)很小。
很多人發(fā)給我建議和修正信息,或耐心地回答我的問(wèn)題。我無(wú)法感謝每個(gè)人,但我將要感謝他們中那些有特別幫助的人: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(xiàng)工作中的一部分是我在斯坦福和SLAC學(xué)術(shù)休假時(shí)完成的,我要特別感謝Patricia和Michael Peskin使之得以實(shí)現(xiàn)。
David Griffiths2008年
大衛(wèi)·格里菲斯是里德學(xué)院(俄勒岡州珀特蘭市)的物理學(xué)教授。在哈佛大學(xué)獲得粒子物理博士學(xué)位后,曾在幾所大學(xué)和學(xué)院任教,1978年進(jìn)入里德學(xué)院。他專(zhuān)長(zhǎng)于電動(dòng)力學(xué)和量子力學(xué),還有基本粒子物理,并在這三個(gè)領(lǐng)域都著有教科書(shū)。
譯者序
原書(shū)第1版前言
原書(shū)第2版前言
公式和常數(shù)粒子數(shù)據(jù)
引言1
第1章基本粒子物理歷史介紹9
11經(jīng)典時(shí)代(1897—1932)9
12光子(1900—1924)10
13介子(1934—1947)12
14反粒子(1930—1956)14
15中微子(1930—1962)16
16奇異粒子(1947—1960)20
17八重態(tài)(1961—1964)23
18夸克模型(1964)26
19十一月革命及其以后(1974—1983
和1995)29
110矢量中間玻色子(1983)32
111標(biāo)準(zhǔn)模型(1978—2012)33
第2章基本粒子動(dòng)力學(xué)42
21四種力42
22量子電動(dòng)力學(xué)(QED)43
23量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)47
24弱作用51
241中性51
242帶電53
243夸克54
244W和Z的弱耦合和電磁耦合56
25衰變和守恒定律57
26統(tǒng)一方案60
第3章相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)64
31洛倫茲變換64
32四矢量66
33能量和動(dòng)量69
34碰撞71
341經(jīng)典碰撞72
342相對(duì)論碰撞72
35例子和應(yīng)用73
第4章對(duì)稱(chēng)性82
41對(duì)稱(chēng)性、群和守恒定律82
42角動(dòng)量85
421角動(dòng)量的相加87
422自旋1/289
43味對(duì)稱(chēng)性92
44分立對(duì)稱(chēng)性97
441宇稱(chēng)97
442電荷共軛102
443CP103
444時(shí)間反演和TCP定理107
第5章束縛態(tài)116
51薛定諤方程116
52氫原子118
521精細(xì)結(jié)構(gòu)119
522蘭姆位移121
523超精細(xì)分裂122
53正電子偶素123
54夸克偶素125
541粲偶素126
542底偶素127
55輕夸克介子129
56重子131
561重子波函數(shù)132
562磁矩137
563質(zhì)量139
第6章費(fèi)曼算法144
61衰變和散射144
611衰變率144
612截面145
62黃金規(guī)則148
621衰變的黃金規(guī)則149
622散射的黃金規(guī)則151
63玩具理論的費(fèi)曼規(guī)則153
631A的壽命155
632A+A→B+B散射156
633高階圖157
第7章量子電動(dòng)力學(xué)163
71狄拉克方程163
72狄拉克方程的解166
73雙線(xiàn)性協(xié)變量170
74光子172
75QED的費(fèi)曼規(guī)則175
76例子177
77喀什米爾竅門(mén)180
78截面和壽命183
79重整化188
第8章夸克的電動(dòng)力學(xué)和色動(dòng)力學(xué)199
81e+e-碰撞中的強(qiáng)子產(chǎn)生199
82電子質(zhì)子彈性散射202
83色動(dòng)力學(xué)的費(fèi)曼規(guī)則206
84色因子209
841夸克和反夸克210
842夸克和夸克211
85QCD中的對(duì)湮滅213
86漸進(jìn)自由216
第9章弱作用224
91帶電輕子的弱作用224
92繆子衰變226
93中子衰變230
94π介子衰變235
95夸克的帶電弱作用237
96中性弱作用240
97電弱統(tǒng)一247
971手征費(fèi)米子態(tài)247
972弱同位旋和超核250
973電弱混合252
第10章規(guī)范理論259
101經(jīng)典粒子力學(xué)的拉格朗日體系259
102相對(duì)論場(chǎng)論中的拉氏量260
103局域規(guī)范不變性262
104楊米爾斯理論265
105色動(dòng)力學(xué)268
106費(fèi)曼規(guī)則270
107質(zhì)量項(xiàng)272
108對(duì)稱(chēng)性自發(fā)破缺274
109希格斯機(jī)制276
第11章中微子振蕩283
111太陽(yáng)中微子問(wèn)題283
112振蕩285
113證實(shí)287
114中微子質(zhì)量289
115混合矩陣290
第12章最后:下面是什么?294
121希格斯玻色子294
122大統(tǒng)一297
123物質(zhì)/反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)性300
124超對(duì)稱(chēng)、弦和額外維302
1241超對(duì)稱(chēng)302
1242弦303
125暗物質(zhì)/暗能量304
1251暗物質(zhì)304
1252暗能量305
126結(jié)論306
附錄310
附錄A狄拉克Delta函數(shù)310
附錄B衰變率和截面313
B1衰變313
B2截面314
附錄C泡利和狄拉克矩陣315
C1泡利矩陣315
C2狄拉克矩陣315
附錄D費(fèi)曼規(guī)則(樹(shù)圖)316
D1外線(xiàn)316
D2傳播子317
D3頂角因子317
索引320