实验核物理学 第2卷 基本粒子物理学PDF电子书下载

目录 3

第一部分核子和反核子物理学，核力问题 3

第一章低能核子－核子相互作用与核力 3

1.1 引言 3

1.2核力的介子理论概念，费因曼（Feynman）图 4

1.3（N-N）相互作用势的唯象选择，氘核基础理论 9

1.3.1束缚态存在的条件 10

1.3.2氘核的波函数和半径 14

1.4散射理论的概念 16

1.3.3氘核激发态的缺乏 16

1.4.1截面和相位 17

1.4.2散射长度 19

1.5低能（T＜20MeV）核子－核子相互作用 22

1.5.1低能（n-p）散射与核力程 23

1.5.2低能（n-p）散射的进一步分析，核力的自旋相倚 24

1.5.3中子被正氢和仲氢散射 25

1.5.4张量力和自旋轨道力 27

1.5.5低能（p-p）散射 28

1.5.6（n-n）散射 31

1.5.7核力的同位旋不变性原理 31

1.5.8广义泡利原理 35

1.5.9同位旋的数学描述 36

1.6本章要点 38

第二章高能和超高能核子－核子相互作用 40

2.1高能（TN＞100MeV）核子－核子相互作用 40

2.1.1快质子和快中子的产生与探测 40

2.1.2高能（p-p）和（n-p）散射实验结果的一般特点，极短距离内的强相互作用 43

2.1.3（n-p）散射截面的角度相关，交换力，饱和作用 45

2.1.4（p-p）散射截面的角度相关，小距离处的排斥 47

2.1.5（p-p）散射的相分析，散射引起的极化 48

2.1.6（n-p）散射的相分析，T=0时（n-p）散射的角度相关 51

2.1.7高能中子－中子散射 53

2.1.8（p-p）和（n-p）散射截面与能量的依赖关系，高能核相互作用的同位旋不变性，截面（σNN）T=1和（σNN）T=0的特殊性 53

2.2超高能（T＞103MeV）核子间的相互作用 55

2.2.1薄膜靶和喷射靶 55

2.2.2对撞粒子束 56

2.2.3超高能（N-N）散射研究结果 57

2.2.4关于核力特性的结束语 59

2.3本章要点 60

第三章核子结构 61

3.1最初的实验 61

3.2核形状因子 63

3.3核子形状因子 65

3.3.1核子半径，核子芯问题 65

3.3.2芯概念的舍弃，矢量主导模型 67

3.3.3 q2＞175fm-2的（e-N）弹性散射，标度定律 68

3.3.4（e-N）非弹性散射，部分子模型 69

3.4本章要点 70

第四章反核子和反原子核 71

4.1电荷共轭原理，反核子的基本特性 71

4.2反质子 73

4.3反中子 75

4.4反核子与物质的相互作用 77

4.5反原子核 78

4.6本章要点 80

第二部分粒子和共振态 83

引言 83

1. 基本粒子发现史 83

2. 宇宙射线物理学 86

第五章轻子 88

5.1电子和正电子 88

5.2电子磁矩 89

5.3正电子素，C宇称 92

5.4.1νe和νe的性质，轻子荷 93

5.4电子中微子和反中微子 93

5.4.2双β衰变 95

5.4.3研究νe和νe与核子直接相互作用的实验 97

5.4.4纵向极化中微子理论的概念及其与CP宇称宇恒定律的关系 100

5.4.5太阳中微子问题，中微子振荡假说 103

5.5 子 104

5.5.1 μ子的发现，μ子质量 104

5.5.2μ子的寿命和衰变模式 106

5.5.4在（μ-e）衰变中P宇称破坏 108

5.5.3 μ子的弱相互作用 108

5.5.5μ子的自旋和磁矩，μ子和电子的相似性 109

5.6μ子中微子和反中微子 112

5.6.1二种类型中微子νe和νμ存在的假说 112

5.6.2 νe和νμ差别的实验证据 113

5.6.3轻子荷概念的概括，电子和μ子轻子荷 115

5.6.4 νμ和νμ的质量和螺旋性 117

5.6.5“DUMAND”工程（深海μ子和中微子探测计划） 117

5.7μ子与物质的相互作用 118

5.7.1氢的μ原子和μ分子，μ催化作用 118

5.7.2较重元素的μ原子 122

5.7.3μ核子原子 123

5.7.4μ子素 124

5.8 τ轻子和τ中微子 124

5.9本章要点 125

第六章π介子 127

6.1带电π介子的性质 127

6.1.1照相乳胶方法 127

6.1.2π±介子的发现 128

6.1.3π±介子的寿命和衰变纲图 130

6.1.4 π±介子的人工形成，产生阈和质量 131

6.1.5π介子的自旋和宇称 133

6.1.6π介子的核活跃性 134

6.2中性π介子性质 135

6.2.1探测π0介子的最初实验 135

6.2.2π0介子的质量 138

6.2.3π0介子的寿命 140

6.2.4π0介子的C宇称 141

6.2.5π介子同位旋三重态 142

6.3 π介子的相互作用 143

6.3.1 π介子的产生和散射过程 143

6.3.2同位旋纯态的分离 144

6.3.3（π-N）散射的相分析，阿根特（Argand）图，布雷特－魏格纳共振公式 147

6.3.4 π介子的G宇称 149

6.3.5π介子－核子和π介子－π介子共振 150

6.3.6（π-π）相互作用 154

6.3.7（π-π）散射的相分析 156

6.3.8π介子－核相互作用 156

6.4本章要点 159

7.1 K介子 161

7.1.1乳胶室和气泡室 161

第七章奇异粒子 161

7.1.2 K介子的发现 162

7.1.3（θ-τ）问题 164

7.1.4 K衰变中P宇称的破坏 165

7.2超子 166

7.3 K介子和超子的分类 168

7.3.1 K介子和超子的奇异特性 168

7.3.2奇异粒子的同位旋不变性 169

7.3.3粒子按奇异荷分类 170

7.3.4奇异荷守恒定律 172

7.4反超子 175

7.5奇异粒子与核的相互作用，核子与介子，超核的性质 178

7.6中性K介子的性质 183

7.6.1 K1？和K2？介子，联合宇称守恒定律 183

7.6.2中性K介子的再生 186

7.6.3各中性K介子的质量差 187

7.6.4在K2？衰变中联合宇称的破坏，KS？和KL？介子 188

7.7本章要点 192

第八章强相互作用的幺正对称性 194

8.1基本粒子的相互联系和相互转换 194

8.2强子的分类 195

8.3 关于幺正对称性的假说和强子分类 197

8.4 SU（3）对称 199

8.5本章要点 201

第九章夸克与胶子，量子色动力学 203

9.1三夸克模型 203

9.1.1色和味 203

9.1.2夸克的不可观测性 206

9.1.3量子色动力学的思想，胶子 207

9.2四夸克模型 208

9.2.1第四种夸克存在的假说，粲荷 208

9.2. 2 c夸克的发现，？粒子，粲素 209

9.2.3粲介子和粲重子 213

9.3 ？（宇普西隆）介子和第五种夸克，第六种夸克存在的问题 215

9.4胶子存在的实验证据 218

9.5本章要点 220

第十章弱相互作用物理中另外一些问题 222

10.1弱相互作用的普适理论 222

10.1.1关于普适弱相互作用的假说，W玻色子 222

10.1.2普适的四费米子相互作用理论中的一些问题 223

10.1.3卡比玻（Cabibbo）图象，中性弱流的发现 224

10.1.4粲粒子和美粒子理论的广义化 226

10.2.1弱相互作用普适理论的不可重正性 227

10.2弱相互作用和电磁相互作用统一理论 227

10.2.2定域规范对称性和补偿场 228

10.2.3规范对称的自发破坏，萨拉姆－温伯格理论 228

10.2.4 W±和Z0玻色子的发现 229

10.2.5大统一理论，质子衰变 232

10.3 本章要点 232

附录 234

Ⅰ 基本公式 234

Ⅱ 基本常数和单位 235

Ⅲ 克莱布希－戈登（Clebsch-Gordon）系数 237

Ⅳ 稳定和准稳定粒子表 238