基石粒子物理学中的对称性原理PDF电子书下载

译者序 1

序言 1

第一章 基本粒子简介 1

1.1 概述 1

1.2 粒子 1

1.3 相互作用的类型 4

1.4 守恒定律 6

第二章 量子力学和不变性原理 8

2.1 量子力学原理 8

2.1.1 态和可观察量 8

2.1.2 两个可观察量的同时测量 11

2.1.3 系统随时间的变化和？-矩阵 13

2.1.4 相对论性量子力学 18

2.2 量子力学中的不变性原理和守恒量 19

2.2.1 坐标变换和态矢量变换 19

2.2.2 对称变换 23

2.2.3 无穷小变换和运动常数 27

2.3 平移不变性 30

2.3.1 平移与动量 30

2.3.2 动量守恒 33

第三章 角动量 36

3.1 初等量子力学中的角动量 36

3.1.1 角动量算符及其对易关系 36

3.1.2 球谐函数的性质 39

3.1.3 自旋角动量 40

3.2 角动量算符的矩阵元 42

3.1.4 总角动量 42

3.2.1 角动量的本征值 43

3.2.2 角动量算符的矩阵元 46

3.3 转动不变性 49

3.3.1 有限转动算符 49

3.3.2 转动不变性和角动量守恒 53

3.4 有限转动的表示 55

3.4.1 有限转动的矩阵元 55

3.4.2 群论和转动 62

3.4.3 dfm m(β)函数的性质 66

3.5 角动量的矢量相加 67

3.5.1 克莱布施-戈丹系数 67

3.5.2 计算克菜布施-戈丹系数的方法 69

3.5.3 一个例子ja=1/2,jb=1 71

3.5.4 ja=jb=1/2或为1 74

第四章 洛伦兹不变性 76

4.1 洛伦兹变换和四维矢量代数 76

4.1.1 洛伦兹变换方程 76

4.1.2 洛伦兹群 79

4.1.3 四维矢量 80

4.2 相对论运动学 81

4.3 量子力学中的洛伦兹不变性：无自旋粒子 83

4.4 带自旋的粒子 92

4.5 无质量的粒子 97

4.6 二粒子螺旋性态按角动量本征态的展开 99

4.6.1 二粒子态 100

4.6.2 按角动量本征态的展开 102

4.6.3 态的归一化 104

4.7 二粒子散射的分波分析 106

4.8 π介子-核子散射 108

4.9 二粒子衰变 116

4.9.1 一般理论 116

4.9.2 阿代耳分析 121

4.10 螺旋性态洛伦兹变换性质的进一步讨论 124

4.10.1 维格纳转动 124

4.10.2 一种特殊情形下的维格纳转动 127

4.10.3 ？-矩阵元的变换 131

5.1.1 波函数的宇称 134

5.1 宇称算符的基本理论 134

第五章 宇称 134

5.1.2 宇称算符的形式理论 135

5.1.3 算符的变换 137

5.1.4 对称变换的定义评述 139

5.1.5 在反应中的宇称守恒 140

5.2 原子物理学和原子核物理学中的宇称 142

5.2.1 宇称守恒的某些结果 142

5.2.2 宇称守恒在原子物理学中的实验验证 144

5.2.3 宇称守恒在原子核物理学中的验证 145

5.3 基本粒子物理学中的宇称 149

5.4 空间反演和螺旋性描述 152

5.4.1 单粒子和二粒子态的宇称变换 153

5.4.2 关于反应和衰变的宇称守恒的一些结果 159

5.4.3 宇称和无质量粒子 163

5.5 内禀宇称的确定 166

5.5.1 一般评述 166

5.5.2 中性π介子和光子的宇称 166

5.5.3 荷电π介子的宇称 167

5.5.4 奇异粒子的内禀宇称 168

5.5.5 以极化靶来确定奇异粒子宇称的实验 170

5.5.6 衰变∑0→∧0+γ和∑∧的相对宇称 174

5.5.7 Ξ的宇称 177

5.5.8 Ω-的宇称 178

5.6 弱相互作用中宇称守恒的破坏 178

5.6.1 τ-θ之谜 178

5.6.2 吴健雄实验 179

5.6.3 π介子衰变和μ子衰变 181

5.6.4 超子衰变的唯象理论 186

5.7 宇称守恒的检验 192

5.7.1 强相互作用 192

5.7.2 总结 195

第六章 时间反演 196

6.1 经典力学中的时间反演 196

6.2 非相对论量子力学中的时间反演 199

6.2.1 无自旋粒子 199

6.2.2 自旋1/2的粒子 201

6.2.3 时间反演算符形式上的性质 202

6.2.4 在散射过程和反应中的时间反演不变性 206

6.2.5 在第一级过程中的时间反演 210

6.3 时间反演和螺旋性描述 212

6.3.1 单粒子和二粒子态的时间反演变换 212

6.3.2 关于反应的时间反演不变性的结果 217

6.3.3 时间反演不变性和无质量粒子 219

6.4 时间反演不变性的结果 220

6.4.1 截面的倒易定理 220

6.4.2 终态定理 221

6.4.3 静态电偶极矩 225

6.5 强相互作用中时间反演不变性的检验 228

6.5.1 细致平衡检验 228

6.5.2 极化不对称等式 230

6.6 电磁相互作用中时间反演不变性的检验 233

6.7 弱相互作用中时间反演不变性的检验 235

第七章 电荷无关性、同位旋和奇异性 238

7.1 强相互作用中电荷无关性的证据 238

7.2 同位旋的概念 240

7.3 同位旋守恒 245

7.4 对奇异粒子的应用 248

7.5 π介子-核子散射 250

7.6 同位旋不变性群——SU(2) 253

第八章 电荷共轭 257

8.1 电荷共轭对称性 257

8.1.1 算符C 257

8.1.2 C的本征态 257

8.1.3 电子偶素 258

8.2.1 强相互作用中的C 259

8.2 电荷共轭不变性的检验 259

8.2.2 电磁相互作用中的C 261

8.2.3 弱相互作用中的C 262

8.3 CP不变性 263

8.3.1 算符CP 263

8.3.2 中性K介子的衰变 263

8.3.3 中性K介子束的演变过程 264

8.4 CPT不变性 266

8.4.1 CPT不变性对质量和寿命的影响 269

8.4.2 CPT不变性和磁偶极矩 273

8.5 CP不变性的破坏 274

8.5.1 衰变方式 276

8.5.2 CPT不变性和T不变性 279

8.5.3 CPT和T的不变性在K°衰变中的检验 280

第九章 介子的强子衰变 282

9.1 G宇称 282

9.2 广义泡利原理 285

9.3 正常C和反常C 286

9.4 终态 288

9.5 真实介子 288

第十章 SU(3) 290

10.1 更高级的对称性的概念 290

10.2 保守的SU(3) 295

10.3 SU(3)超多重态 301

10.3.1 权和权点阵 301

10.3.2 一个超多重态的最高权 304

10.3.3 多重性和态的标记 308

10.3.4 低维的超多重态 310

10.4 粒子和共振态对SU(3)超多重态的配置 317

10.5 破缺对称性：质量公式和粒子混合 320

10.5.1 盖尔曼的对称性破缺假设 320

10.5.2 U旋 322

10.5.3 质量公式 324

10.5.4 质量混合 328

10.6 十重态衰变 330

10.7 SU(3)的克菜布施-戈丹系数 335

10.7.1 克莱布施-戈丹级数 335

10.7.2 克莱布施-戈丹系数 338

10.7.3 应用 341

10.8 SU(3)中的电磁效应 343

10.8.1 重子的磁矩 343

10.8.2 其它的电磁过程 346

10.8.3 包括了电磁效应的质量公式 347

第十一章 夸克模型 349

11.1 夸克 349

11.2 介子的夸克模型 352

11.3 重子的夸克模型 356

11.3.1 三夸克态的分类 356

11.3.2 三夸克态的物理学 361

11.4 把自旋引入夸克模型：SU(6) 363

11.4.1 SU(6)变换 365

11.4.2 SU(6)中的介子态 366

11.4.3 SU(6)中的重子态 369

11.4.4 SU(6)中的重子波函数 371

11.4.5 重子的激发态 374

11.4.6 夸克统计法 376

11.5 重子的磁矩 378

11.6 自由夸克 381

11.7 进一步的发展 382

附录A 截面和？-矩阵元 383

A.1 截面的定义 383

A.2 相对论性跃迁几率 385

A.3 互通量 386

A.4 截面 387

A.5 衰变率 389

附录B 极化的密度矩阵描述 391

B.1 密度矩阵的定义 391

B.2 自旋1／2的密度矩阵 394

B.3 推广 398

B.4 密度矩阵和散射 399

附录C 同位旋和SU(3)的相位约定 402

C.1 同位旋和电荷共轭的相位约定 402

C.2 G宇称 407

C.3 SU(3)中的相位约定 409

附录D 8×8的克莱布施-戈丹系数 416

参考文献 416

索引 426