粒子物理和场论PDF电子书下载

序 5

整理者前言 5

第一篇 场论简引 5

第1章　有限自由度系统的力学 5

1.1　经典力学 5

1.2　量子化 6

1.3　若干一般定理 12

2.1　一般讨论 18

第2章　零自旋场 18

2.2　傅里叶展开（自由场或相互作用场） 21

2.3　希尔伯特空间（自由场或相互作用场） 25

第3章 自旋为？的场 29

3.1　数学准备 29

3.2 自由场 31

3.3　量子化（自由场或相互作用场） 32

3.4　傅里叶展开（自由场或相互作用场） 34

3.5　希尔伯特空间（自由场或相互作用场） 37

3.6　动量和角动量算符 41

3.7　旋量间相因子的约定 44

3.8　二分量理论 47

第4章 自旋为1的场（m≠0） 52

4.1 自由场 52

4.2　相互作用场 55

第5章　费恩曼图 58

5.1　海森伯表象、薛定谔表象和相互作用表象 58

5.2　S矩阵 61

5.3　编时乘积、正规乘积和收缩 66

5.4　微扰级数 71

5.5　威克定理 73

5.6　应用 76

5.7 1+2→1′+2′+…+n′的微分截面 82

第6章　量子电动力学 92

6.1　拉格朗日量 92

6.2　库仑规范 93

6.3　量子化 95

6.4　光子的传播子和相对论不变性 97

6.5　说明 100

7.1　早期历史 104

第7章　孤立子 104

7.2　定义、分类和若干一般说明 108

7.3　一维空间例——拓扑孤立子．非拓扑孤立子． 111

7.4　德里克定理 118

7.5　孤立子与平面波的关系——一维空间．二维空间．三维空间． 121

7.6　量子化——拉氏量、哈密顿量和对易关系．集体坐标．微扰展开． 126

第二篇　粒子物理 139

第8章　数量级估计 139

8.1　氢原子半径 140

8.3　高能pp、πp和Kp总截面 141

8.2　强子大小 141

8.4 e++e-→μ++μ- 142

8.5 v+N→ 143

8.6　康普顿散射 144

8.7　质量奇异性和高能行为 146

8.8　高能光子产生e+e-对 148

第9章　一般讨论 151

9.1　不可观测量、对称变换和守恒定律 151

9.2　不对称性和观测量 152

10.1　QED例 158

第10章　U1对称性和P、C不变性 158

10.2　应用——弗里定理．电子偶素．零自旋粒子→2γ的衰变．自旋为1的粒子？2γ 166

10.3　一般讨论 174

10.4　重子数和轻子数 175

第11章　同位旋和G宇称 180

11.1　同位旋——U2对称性．同位旋变换． 180

11.2　G宇称——核子－反核子系统．量子数G 186

11.3　对介子和重子的应用——π介子．矢量介子．A和K介子．介子和重子八重态． 191

11.4　同位旋破坏——电磁相互作用．弱相互作用． 198

第12章　SU3对称性 207

12.1　数学准备——张量．表示．⑧×⑧的分解．进一步的一些性质．其他群一览． 208

12.2　强子态及其味和色的对称性——赝标八重态．？自旋重子八重态和？自旋重子十重态． 218

12.3　质量公式——Hasym和假粒子表述形式．八重态质量公式．十重态质量公式． 224

第13章　时间反演 232

13.1　薛定谔表象中的时间反演 233

13.2　对微观系统建立时间反演量子解的不可能性 234

13.3　T算符的一些性质——以QED为例．时间反演与角动量． 237

13.4　不同表象中的时间反演——海森伯表象．相互作用表象． 248

13.5　S矩阵的T不变性 251

13.6　倒易性——倒易关系．二体反应．π介子的自旋．说明． 252

13.7　相角关系——β衰变．Λ0衰变． 256

第14章　CPT不变性 262

14.1 CPT定理 262

14.2　应用——粒子与反粒子的质量相等．粒子与反粒子之间相反的电磁性质．粒子和反粒子的寿命相等． 269

第15章　K-K系统 274

15.1　达利兹图——相空间．边界．自旋的确定． 274

15.2　历史 280

15.3　中性K介子复态的一般讨论——质量和衰变矩阵．本征值．K？和K？ 283

15.4　相干现象 294

15.5　T破坏 296

15.6　在CPT不变的假定下作的分析——态矢．K？或K？→π？+1？+v1或？1 297

15.7　对称破坏的互补性 303

15.8　CP不守恒相互作用的唯象分析——毫弱作用．超弱作用． 306

第16章　真空作为不对称之源 310

16.1　什么是真空？ 310

16.2　逸失对称 311

16.3　真空激发 312

16.4　CP不守恒和自发对称破缺 315

17.1　问题 320

第17章　夸克禁闭 320

17.2　色介电常量 322

17.3　经典电磁学上一个假想的问题 324

17.4　一个唯象的说明——QCD真空作为一种完全的抗色电介质．与超导的类似．说明． 327

第18章　量子色动力学和规范理论 331

18.1　非阿贝尔规范场理论 331

18.2　一个例子——一个简单的力学模型．ξ=0规范．x2=0规范． 337

18.3　量子化：V0=0规范 342

18.4　库仑规范——坐标变换．刚体转动．SU2规范场（经典）．量子哈密顿量． 348

18.5　真空的抗色电（反屏蔽）性质——SU2规范理论．微扰计算． 364

18.6 渐近自由 373

第19章 路径积分 380

19.1 笛卡儿坐标——一维问题．从哈密顿算符到路径积分．N维问题． 380

19.2 韦尔编序的哈密顿量——从路径积分到哈密顿算符．韦尔编序． 388

19.3　曲线坐标——哈密顿算符．路径积分公式．一个例子． 394

19.4　费恩曼图——收缩．连接图和不连接图．有相互作用的自旋为0的场． 404

19.5　费米子——格拉斯曼代数．量子力学．路径积分． 417

19.6　QCD——协变规范．协变规范的费恩曼定则．库仑规范． 432

20.1　唯象的表述——色介电常量k．能量密度函数U(σ).f耦合． 453

第20章　强子的夸克模型 453

20.2 强子作为孤立子（袋） 457

20.3　近似的SU6对称——质量简并．态矢． 460

20.4　零级孤立子解——基本方程．孤立子．MIT袋．SLAC袋． 465

20.5　对核子的应用——电荷半径．磁矩．gA/gv 473

20.6　一级修正——胶子交换和质量公式．夸克质量． 476

20.7　重夸克的强子 485

第21章　弱相互作用 490

21.1 纯轻子的相互作用——唯象的拉氏量．μ子衰变．中性轻子流． 491

21.2　半轻子相互作用的唯象拉格朗日量 497

21.3　π12和K12衰变——π衰变．K衰变． 498

21.4　经典（原子核）β衰变——电荷对称．第一类流和第二类流．CVC和同位旋三重态流的假定．实验验证．β衰变中的费米常量． 501

21.5　卡比博理论（包括GIM修正）——原子核β衰变．π12和K12衰变．奇异数不守恒流．重子八重态的β衰变．D介子的轻子衰变． 511

21.6　高能中微子反应——运动学．结构函数． 516

21.7　半轻子中性流相互作用——△S=0定则．高能中微子反应．极化电子散射．原子过程的宇称破坏． 523

21.8　无轻子相互作用 527

21.9　中间玻色子——中间玻色子假设．费米理论的局限性． 528

21.10　小林－益川模型——夸克与轻子代．强子流．U矩阵．实验的测定． 529

22.1　南部－戈德斯通和希格斯机理——一个例子．g=0的极限．希格斯机理（g≠0）．幺正规范． 541

第22章　弱和电磁规范理论 541

22.2　标准模型——规范群．拉格朗日密度．对称性自发破缺．轻子与规范场的耦合．二阶过程． 551

22.3　推广到强子——GIM机理．拉格朗日密度．夸克和规范场耦合．二阶过程． 564

第23章　夸克－部分子模型及高能过程 577

23.1　无标度近似 577

23.2　夸克－部分子模型——部分子图像．夸克分布函数． 581

23.3　深度非弹性e-核子散射 584

23.4　高能中微子反应——中微子－夸克截面．中微子－核子截面．实验结果． 586

23.5 KLN定理——一阶微扰．一般情形． 595

23.6 应用于量子电动力学——红外发散．质量奇异性和喷注．μ衰变的辐射修正． 603

23.7　量子色动力学（QCD）中的喷注——2喷注截面．3喷注事例．达利兹图．3喷注截面．喷注间的关联． 610

第24章　手征对称性 627

24.1　流代数——素朴对易子．Goto-Imamura-Schwinger修正． 627

24.2　CVC（矢量流守恒）和CAC（轴矢量流守恒） 636

24.3　戈德斯通定理 638

24.4　哥德伯格－垂曼关系——π衰变振幅．核子的β衰变．推广． 643

24.5　低能π-N散射——矩阵元．化简．s波散射长度． 653

24.6　PCAC——手征对称性破缺．夸克质量与赝标粒子质量之间的关系． 663

第25章　展望——轻子和夸克的大小．真空工程的可能性．改进通常的量子力学． 670

附录——物理常量 673

索引 677