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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

5.10 夸克禁闭 108

参考文献 109

第6章 电磁相互作用 111

6.1 QED及其费曼规则 112

6.2 M？ller散射 115

6.3 Bhabha散射 119

6.4 核子的电磁形状因子 121

6.4.1 假设质子为点粒子时电子-质子弹性散射 121

6.4.2 电子-质子弹性散射 122

6.5 电子-质子非弹性散射 128

6.5.1 非弹性散射的结构函数 128

6.5.2 结构函数应用于弹性散射的情况 130

6.6 核子的部分子模型 131

6.7 部分子模型与夸克模型的统一 134

参考文献 136

第7章 弱相互作用 138

7.1 历史的回顾 138

7.2 弱相互作用的分类 140

7.3 原子核的β衰变 141

7.4 宇称不守恒的发现 143

7.4.1 τ-θ之谜 143

7.4.2 钴60原子核β衰变中的宇称破坏 143

7.5 弱相互作用的V-A理论 144

7.5.1 纯轻子衰变 145

7.5.2 半轻子衰变 146

7.6 Cabibbo理论和GIM机制 148

7.7 Kobayashi-Maskawa模型 150

7.8 四费米子点相互作用的局限性和中间玻色子 152

7.9 矢量流守恒 153

7.10 手征对称破缺和PCAC 155

7.11 中性介子的混合及CP不守恒 159

7.11.1 量子力学描述 160

7.11.2 K0-？0混合及CP破坏 165

7.11.3 B0-？0混合和CP破坏 175

7.11.4 D0-？0混合和CP破坏 186

参考文献 190

第8章 弱电统一的规范理论 193

8.1 Higgs机制 193

8.2 Yang-Mills理论 198

8.3 格拉肖-温伯格-萨拉姆弱电统一模型 202

8.4 真空自发对称性破缺：Higgs机制 209

8.5 费米子质量的获得：Yukawa耦合 217

8.6 费米子与规范场相互作用Ⅱ 222

8.7 纯规范场相互作用 224

8.8 重整化规范（Rξ规范）中的费曼规则 228

8.9 Higgs粒子的发现 243

参考文献 245

第9章 强相互作用的理论QCD 247

9.1 颜色的SU（3）规范对称性 248

9.2 规范场和费米子场的量子化 251

9.2.1 路径积分量子化 251

9.2.2 约化公式 257

9.2.3 规范场的量子化 259

9.3 QCD的有效拉氏量和微扰论 267

9.3.1 QCD的有效拉氏量 267

9.3.2 微扰展开 268

9.4 圈图修正的发散和正规化 278

9.5 发散的重整化 287

9.5.1 表观发散度 288

9.5.2 相互作用的可重整性 290

9.5.3 QCD的重整化 293

9.5.4 重整化常数的单圈计算结果 301

9.6 BRST对称性和推广的Ward-Takahashi恒等式 305

9.6.1 BRST对称性 305

9.6.2 推广的Ward-Takahashi恒等式（Slavnov-Taylor恒等式） 308

9.7 重整化群方程及其解 312

9.7.1 重整化群 312

9.7.2 重整化群方程 318

9.7.3 重整群方程的解 322

9.8 渐近自由 324

9.9 结构函数、部分子分布函数及其在微扰QCD中的应用 330

9.9.1 深度非弹性散射过程的结构函数 330

9.9.2 QCD对结构函数随Q2变化的预言 333

9.9.3 应用举例 335

9.10 QCD中部分束缚态简介 337

9.10.1 e+e-对撞、粲偶素和底偶素 337

9.10.2 胶球和混杂态 338

9.11 非微扰QCD和格点规范理论 340

9.12 强相互作用中的CP破坏问题 342

参考文献 352

第10章 中微子振荡 356

10.1 中微子振荡的实验证据 357

10.1.1 大气中微子振荡 357

10.1.2 加速器中微子振荡 359

10.1.3 太阳中微子振荡 360

10.1.4 反应堆中微子振荡 362

10.2 中微子振荡的理论描述 363

10.2.1 真空中的中微子振荡 363

10.2.2 物质中的中微子振荡 366

10.3 Dirac中微子和Majorana中微子 370

10.3.1 Dirac中微子 370

10.3.2 Majorana中微子 371

10.4 中微子质量和跷跷板机制 373

10.5 中微子混合矩阵的参数化形式 377

10.6 中微子振荡中的CP破坏 377

10.7 中微子质量等级问题 378

10.8 未来的发展 380

参考文献 381

第11章 标准模型的扩充 383

11.1 强、弱、电三种相互作用的大统一理论 384

11.1.1 SU（5）大统一模型 384

11.1.2 SO（2N）大统一模型 399

11.1.3 味统一 400

11.2 超对称模型 400

11.2.1 超空间和超场 403

11.2.2 整体超对称和定域超对称（超引力） 404

11.2.3 整体超对称理论和最小超对称标准模型 404

11.3 超弦理论和膜理论 413

参考文献 414

第12章 粒子物理和宇宙学 416

12.1 宇宙大爆炸模型的基本内容 416

12.1.1 哈勃定律 417

12.1.2 Robertson-Walker度规和Friedmann方程 418

12.1.3 一些宇宙参数的定义 419

12.1.4 红移，红移和物理距离的关系 421

12.1.5 宇宙标准模型的一些重要的解 422

12.1.6 宇宙的年龄 424

12.2 早期宇宙的辐射场和热大爆炸 425

12.3 中微子的退耦和宇宙中微子背景 430

12.4 宇宙大爆炸核合成和宇宙轻元素丰度 432

12.5 宇宙中重子-反重子不对称 435

12.6 暗物质 437

12.7 暗能量 439

12.8 宇宙微波背景 442

12.8.1 宇宙向物质占主导的过渡 443

12.8.2 CMB的形成 444

12.8.3 CMB的各向异性 445

12.9 宇宙学的三大困难和暴胀机制 448

12.9.1 宇宙学的三大困难 448

12.9.2 暴胀机制 449

参考文献 452

第13章 跋 454

附录Ⅰ 一些散射截面的计算 456

附录Ⅱ 物理常数表 475

参考文献 478

索引 480