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第1章 概论 1

参考文献 5

第2章 对称性和守恒定律 7

2.1 总论 7

2.2 作用量、运动方程和守恒量 7

2.3 宇称变换 11

2.4 电荷共轭变换 14

2.5 应用：法雷定理，自旋为1的粒子不能衰变到2γ 17

2.6 时间反演 20

2.7 CPT定理 26

参考文献 27

第3章 粒子的分类及性质：轻子和强子 28

3.1 四种相互作用 28

3.2 轻子 轻子数守恒 30

3.2.1 电子和μ子及中微子 30

3.2.2 τ子及其中微子vτ 32

3.2.3 中微子的螺旋性 33

3.2.4 轻子数守恒 34

3.3 强子 重子数守恒 35

3.3.1 π介子 36

3.3.2 核子与反核子及重子数守恒 39

3.3.3 奇异粒子 39

3.3.4 共振态 42

3.4 散射截面、粒子寿命和衰变宽度 47

3.4.1 散射截面 47

3.4.2 粒子寿命和衰变宽度 50

3.5 粒子衰变的运动学 51

3.5.1 两体衰变 51

3.5.2 三体衰变、Dalitz图 52

参考文献 55

第4章 同位旋和G宇称 56

4.1 同位旋 56

4.1.1 同位旋概念的提出 56

4.1.2 同位旋变换 58

4.1.3 强相互作用下的同位旋守恒定律 62

4.1.4 介子和重子的同位旋 63

4.1.5 物理过程的同位旋分析一例 66

4.2 交换对称性——广义全同性原理 68

4.3 同位旋破坏 69

4.4 G宇称 70

参考文献 73

第5章 强子的夸克模型 74

5.1 数学准备 75

5.1.1 SU（n）群表示乘积的分解、杨图 75

5.1.2 SU（3）群的张量分析 78

5.1.3 SU（3）群的生成元和Casmir算子 80

5.2 SU（3）夸克模型、介子和重子的SU（3）味波函数 81

5.2.1 赝标介子八重态和单态味波函数 83

5.2.2 矢量介子八重态和单态味波函数 85

5.2.3 重子八重态和十重态味波函数 87

5.3 颜色自由度 93

5.3.1 重子自旋统计关系 93

5.3.2 π0→γγ 94

5.3.3 e+e-湮灭过程R值的测量 94

5.4 强子的质量公式 97

5.5 介子单态和八重态的混合 99

5.6 OZI规则 103

5.7 SU（6）对称 104

5.8 轨道激发态和径向激发态、多夸克态和例外态 105

5.8.1 轨道和径向激发态 106

5.8.2 多夸克态和例外态 107

5.9 c,b,t夸克的发现 107

参考文献 108

第6章 电磁相互作用 110

6.1 QED及其费曼规则 111

6.2 M？ller散射 114

6.3 Bhabha散射 118

6.4 核子的电磁形状因子 120

6.4.1 假设质子为点粒子时电子-质子弹性散射 120

6.4.2 电子-质子弹性散射 121

6.5 电子-质子非弹性散射 127

6.5.1 非弹性散射的结构函数 127

6.5.2 结构函数应用于弹性散射的情况 129

6.6 核子的部分子模型 130

6.7 部分子模型与夸克模型的统一 133

参考文献 135

第7章 弱相互作用 137

7.1 历史的回顾 137

7.2 弱相互作用的分类 139

7.3 原子核的β衰变 140

7.4 宇称不守恒的发现 142

7.4.1 τ-θ之谜 142

7.4.2 钴60原子核β衰变中的宇称破坏 142

7.5 弱相互作用的V-A理论 143

7.5.1 纯轻子衰变 144

7.5.2 半轻子衰变 145

7.6 Cabibbo理论和GIM机制 147

7.7 Kobayashi-Maskawa模型 149

7.8 四费米子点相互作用的局限性和中间玻色子 151

7.9 矢量流守恒 152

7.10 手征对称破缺和PCAC 154

7.11 中性介子的混合及CP不守恒 158

7.11.1 量子力学描述 159

7.11.2 K0-？0混合及CP破坏 164

7.11.3 B0-？0混合和CP破坏 174

7.11.4 D0-？0混合和CP破坏 185

参考文献 189

第8章 弱电统一的规范理论——粒子物理的标准模型 192

8.1 Higgs机制 192

8.2 Yang-Mills理论 197

8.3 格拉肖-温伯格-萨拉姆弱电统一模型 201

8.4 真空自发对称性破缺：Higgs机制 208

8.5 费米子质量的获得：Yukawa耦合 216

8.6 费米子与规范场相互作用Ⅱ 221

8.7 纯规范场相互作用 223

8.8 重整化规范（Rξ规范）中的费曼规则 227

8.9 Higgs粒子的发现 242

参考文献 244

第9章 强相互作用的理论QCD 246

9.1 颜色的SU（3）规范对称性 247

9.2 规范场和费米子场的量子化 250

9.2.1 路径积分量子化 250

9.2.2 约化公式 256

9.2.3 规范场的量子化 258

9.3 QCD的有效拉氏量和微扰论 265

9.3.1 QCD的有效拉氏量 265

9.3.2 微扰展开 267

9.4 圈图修正的发散和正规化 277

9.5 发散的重整化 286

9.5.1 表观发散度 286

9.5.2 相互作用的可重整性 288

9.5.3 QCD的重整化 292

9.5.4 重整化常数的单圈计算结果 299

9.6 BRST对称性和推广的Ward-Takahashi恒等式 303

9.6.1 BRST对称性 303

9.6.2 推广的Ward-Takahashi恒等式（Slavnov-Taylor恒等式） 306

9.7 重整化群方程及其解 310

9.7.1 重整化群 310

9.7.2 重整化群方程 316

9.7.3 重整群方程的解 320

9.8 渐近自由 322

9.9 结构函数、部分子分布函数及其在微扰QCD中的应用 328

9.9.1 深度非弹性散射过程的结构函数 328

9.9.2 QCD对结构函数随Q2变化的预言 331

9.9.3 应用举例 333

9.10 QCD中部分束缚态简介 335

9.10.1 e+e-对撞、粲偶素和底偶素 335

9.10.2 胶球和混杂态 336

9.11 非微扰QCD和格点规范理论 338

参考文献 340

第10章 中微子振荡 343

10.1 中微子振荡的实验证据 344

10.1.1 大气中微子振荡 344

10.1.2 加速器中微子振荡 346

10.1.3 太阳中微子振荡 347

10.1.4 反应堆中微子振荡 349

10.2 中微子振荡的理论描述 350

10.2.1 真空中的中微子振荡 350

10.2.2 物质中的中微子振荡 353

10.3 Dirac中微子和Majorana中微子 357

10.3.1 Dirac中微子 357

10.3.2 Majorana中微子 358

10.4 中微子质量和跷跷板机制 360

10.5 中微子混合矩阵的参数化形式 364

10.6 中微子振荡中的CP破坏 364

10.7 中微子质量等级问题 365

10.8 未来的发展 367

参考文献 368

第11章 标准模型的扩充 370

11.1 强、弱、电三种相互作用的大统一理论 371

11.1.1 SU（5）大统一模型 371

11.1.2 SO（2N）大统一模型 386

11.1.3 味统一 387

11.2 超对称模型 387

11.2.1 超空间和超场 390

11.2.2 整体超对称和定域超对称（超引力） 391

11.2.3 整体超对称理论和最小超对称标准模型 391