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第1章 正电子散射物理基础 1

1.1 引言 1

1.2 国内外正电子研究历史的简单回顾 2

1.3 电子散射和电子动量谱研究 5

1.4 正电子与正电子湮没 6

1.4.1 正电子 6

1.4.2 正电子素 8

1.4.3 包含正电子的其他束缚态 11

参考文献 12

第2章 实验技术和设备 15

2.1 引言 15

2.2 基本的实验技术 15

2.3 慢正电子束技术 18

2.3.1 静电束 18

2.3.2 磁场约束正电子束 21

2.3.3 基于装置的正电子束 22

2.4 截面测量中的设备 22

2.4.1 总截面测量的设备 23

2.4.2 弹性散射偏截面测量的设备 26

2.4.3 正电子素形成偏截面测量的设备 27

2.4.4 激发偏截面测量的设备 27

2.4.5 离化偏截面测量的设备 28

2.4.6 缓冲气体阱基慢正电子束（阱基束） 29

2.4.7 多室阱基束 31

参考文献 32

第3章 正电子散射总截面的测量 35

3.1 神奇的散射现象 35

3.1.1 光散射技术和研究的发展历史 35

3.1.2 电子束散射的研究 37

3.1.3 其他粒子和伽马射线散射的研究 37

3.1.4 正电子和正电子束散射的研究 38

3.2 散射总截面的测量 38

3.2.1 散射总截面的大致测量原则 38

3.2.2 总截面中的理论计算 75

3.2.3 国内对正电子散射的理论研究 76

3.2.4 散射总截面的小结 77

3.3 散射偏截面的计算和测量 78

3.3.1 弹性散射的偏截面 79

3.3.2 正电子湮没偏截面 85

3.3.3 正电子素形成的偏截面 85

3.3.4 激发与离化 92

3.3.5 散射偏截面的简单小结 96

参考文献 98

第4章 气体中的正电子湮没 108

4.1 引言 108

4.2 在高密度气体中的实验 109

4.3 阱基正电子束 118

4.4 小分子中的正电子湮没 124

4.4.1 研究分子共振湮没的物理意义 124

4.4.2 有效电子数和实验测量 125

4.4.3 低密度气体平均湮没率〈λe〉和气体密度的关系 131

4.4.4 有效电子数的理论研究 131

4.5 大分子的振动Feshbach共振（VFR）湮没 137

4.5.1 什么是大分子的振动Feshbach共振（VFR） 137

4.5.2 大分子的振动Feshbach共振（VFR）湮没 138

参考文献 173

第5章 高分辨测量总截面和共振散射 179

5.1 引言 179

5.2 共振散射理论基础 180

5.3 实验设备介绍 182

5.4 实验过程和小角散射的甄别 183

5.5 对简单气体H2，N2，CO，Ar绝对高总截面的实验测量 190

5.5.1 对H2的高总截面的理论计算和测量 190

5.5.2 对惰性气体原子的散射高总截面测量 192

5.5.3 Wigner尖点问题 197

5.5.4 对复杂气体原子的散射（高）总截面测量 206

5.6 总结及展望 208

参考文献 209

第6章 正电子素的湮没和散射 212

6.1 正电子素原子的基本研究 212

6.1.1 正电子素湮没与寿命 212

6.1.2 研究正电子素形成的设备 213

6.1.3 基态正电子素的超精细结构（hfs） 219

6.2 正电子素束散射 224

6.2.1 研究正电子素束散射的意义 224

6.2.2 用正电子-气体碰撞产生正电子素束的方法 224

6.2.3 产生正电子素束的设备 228

6.2.4 用正电子素束的散射实验 233

6.2.5 正电子素束和水分子的散射 238

6.2.6 正电子素束和C02分子的散射 239

6.2.7 正电子素束和其他分子的散射 240

6.3 正电子素的散射理论 240

6.4 总结与展望 245

参考文献 246

第7章 基于正电子和反氢的反物质研究进展 251

7.1 引言 251

7.2 反物质研究发展简史 252

7.2.1 正电子的研究 252

7.2.2 反物质（反氢原子）的研究 254

7.3 正电子捕获、积累及高强脉冲束的形成技术 257

7.3.1 正电子注入装置 257

7.3.2 正电子的热化、冷却和捕获 258

7.3.3 正电子的压缩 259

7.3.4 正电子的约束和积累 260

7.3.5 高强正电子脉冲束形成技术 262

7.4 正电子素分子的观察 264

7.4.1 单个超短脉冲正电子寿命谱技术 264

7.4.2 高密度正电子素气体实验 266

7.4.3 正电子素分子的实验观察 269

7.5 反氢原子的合成 272

7.5.1 为什么研究反氢？ 272

7.5.2 反质子的冷却、捕获 274

7.5.3 混合阱中反氢的合成 275

7.6 CERN反物质研究的现状 278

7.6.1 ALPHA 278

7.6.2 ATRAP 279

7.6.3 AEGIS 280

7.6.4 ASACUSA 281

7.6.5 ACE 282

7.7 展望 283

7.7.1 CPT标准模型验证 283

7.7.2 WEP弱等价原理 284

7.7.3 “反物质”武器和宇航深空探测新能源研究 285

参考文献 286

第8章 正电子在天体物理学中的应用伽马谱 289

8.1 天体物理 289

8.2 天文学和天体物理基础知识介绍 290

8.2.1 古代对宇宙、地球的认识 290

8.2.2 地球和太阳的基本数据 292

8.2.3 远处恒星的测距 294

8.2.4 星系的性质 297

8.2.5 宇宙大爆炸学说 299

8.2.6 宇宙大爆炸后物质的演化 299

8.2.7 黑洞 300

8.2.8 探寻反物质天体 301

8.2.9 阿尔法磁谱仪计划 302

8.3 天体中的正电子 303

8.3.1 宇宙正电子的测量 304

8.3.2 正电子测量谱的特点 312

8.3.3 什么是正电子过量 314

8.3.4 天体中正电子的来源 316

8.3.5 正电子在星际介质中的传播 320

8.3.6 多环芳香碳氢化合物 322

8.4 天体中正电子小结 333

参考文献 334

第9章 在正电子领域中实现玻色-爱因斯坦凝聚的探索 340

9.1 玻色-爱因斯坦凝聚简介 340

9.2 玻色量子统计理论基础 342

9.3 实现BEC所用的技术 345

9.4 BEC的可能应用 346

9.5 BEC中Feshbach共振效应 347

9.6 正电子和Ps-BEC 349

9.6.1 正电子、正电子素和BEC 349

9.6.2 Ps-BEC研究的里程碑 351

9.6.3 Ps-BEC研究进展 352

9.6.4 Ps-BEC应用探索 354

参考文献 357

第10章 正电子在量子纠缠中的可能应用 360

10.1 引言 360

10.2 清华大学近代物理实验给我们的启迪 360

10.3 量子纠缠 362

10.3.1 一堆问题 362

10.3.2 量子纠缠的定义 362

10.3.3 量子纠缠是超光速吗？ 363

10.3.4 量子纠缠是真正的超远距离作用吗？ 363

10.3.5 谁第一个提出量子纠缠的概念？ 364

10.3.6 第一篇纠缠论文在哪里？ 364

10.4 EPR验证 368

10.4.1 EPR佯谬 368

10.4.2 贝尔不等式和CHSH-Bell不等式 373

10.4.3 阿斯派克特的最后实验判决 375

10.4.4 量子纠缠的幽灵成像 375

10.4.5 三粒子纠缠和GHZ定理 376

10.5 正电子在量子纠缠中的可能应用 378

参考文献 379

附录 381