第一篇 粒子物理学 1
引言 1
0.1 探索物质微观结构的前沿学科 1
0.2 探索物质微观结构前沿学科发展的特点 2
第一章 粒子的运动和动力性质 4
1.1 粒子世界的尺度特征 4
1.什么是粒子 4
2.粒子运动的特点 5
3.自然单位制 6
1.2 粒子的运动性质 8
1.粒子的质量 8
2.粒子的寿命 10
4.粒子的自旋 17
3.粒子的电荷 17
5.粒子的磁矩 19
1.3 粒子的运动学描写 21
1.粒子的能量和动量 21
2.粒子的快度和赝快度 23
3.实验室系和质心系 25
4.n个粒子反应的Lorentz不变量 27
5.n体末态相空间 28
6.不稳定粒子的传播函数 30
1.4 相互作用 32
1.场论小场和粒子的基本图像 32
2.场论中相互作用的基本图像 33
3.四种相互作用 34
1.已发现粒子的分类 37
1.5 粒子的分类 37
2.稳定粒子和共振态 38
3.轻子-夸克层次粒子的分类 40
第二章 对称性和守恒定律 42
2.1 对称和对称性 42
1.对称和破缺 42
2.变换和对称的分类 43
2.2 守恒量的一般性质 45
1.有没有经典对应 45
2.相加性守恒量和相乘性守恒量 45
3.严格守恒和近似守恒 46
2.3 N?ther定理 46
1.经典物理中的N?ther定理 46
2.量子力学中的N?ther定理 49
3.群的不变性和守恒定律的讨论 51
4.分立对称性和复合对称性 52
2.4 同位旋 54
1.同位旋的引入 54
2.同位旋守恒 57
3.同位旋的破坏 59
2.5 奇异数和重子数 60
1.奇异粒子的奇异性质 60
2.奇异数的引入 61
3.重子数 62
4.Gell-Mann-西岛关系 63
5.U粒子 65
1.粒子与反粒子 66
2.6 正反粒子变换 66
2.C变换及其基本性质 69
3.纯中性态和C宇称 70
4.正反粒子组成系统的C宇称 70
5.C变换不变和C宇称守恒 71
2.7 G变换 72
1.G变换和G宇称 72
2.普通介子的G宇称和G变换的性质 73
3.G宇称守恒 74
2.8 P变换 76
1.空间反射变换 76
2.轨道宇称和内禀宇称 76
3.相对宇称和绝对宇称 77
4.宇称守恒和宇称不守恒 79
2.9 CP变换 80
1.CPT定理 80
2.弱相互作用的CP不变性 81
3.CP破坏现象 82
4.CP破坏的可能来源 83
2.10 全同粒子交换变换 85
1.全同粒子交换变换的绝对守恒性 85
2.全同粒子组成系统的选择规则 87
3.广义全同粒子组成系统的选择规则 87
4.电荷共轭交换变换 89
2.11 中性K介子的对称性 89
1.KO介子的弱相互作用行为 89
2.KS介子和KL介子 90
3.KO介子再生 91
4.KO介子衰变中的CP不守恒 93
5.KL和KS的质量差 93
2.12 正反粒子组成系统的对称性 95
1.正反费米子组成的系统 95
2.正反玻色子组成的系统 96
3.奇特态棚绝对奇特态 98
4.胶球的对称性 99
2.13 对称性的定性分析 100
1.守恒定律的回顾 100
2.离心位垒 101
3.等效耦合常数分析 101
5.η粒子 102
4.Jpc＝偶++和奇--粒子的衰变 102
6.φ粒子 103
7.?和E粒子 104
第三章 强子的对称性和强子结构 106
3.1 更高对称性的探寻 106
1.同位旋和奇异数 106
2.几种可能的更高的对称性 107
3.SU(3)对称性的确立 109
3.2 SU(3)群的不可约表示 109
1.SU(3)群的生成元 109
2.SU(3)群不可约表示的描写 110
3.不可约表示的Casimir算符 111
4.不可约表示中所包含的态 112
5.不可约表示的直乘和分解 112
1.坂田模型 115
3.3 SU(3)理论的发展 115
2.八正法 116
3.Ω-粒子的性质和实验上的探寻 117
4.夸克模型 119
5.自旋统计关系和色空间 121
3.4 味对称性的破缺 122
1.对称性破缺带来的变化 122
2.Gell-Mann-大久保质量分裂公式 122
3.介子的1＋8表示混合 124
4.衰变过程的对称性破缺 127
3.5 强作用动力学 129
1.色相互作用和胶子 129
2.渐近自由 130
3.强子结构的动力图像 131
4.色禁闭 133
3.6 介子和重子 134
1.介子和重子的自旋宇称分布 134
2.ZWeig规则 136
3.重子磁矩 139
4.重子的电磁质量差 140
5.重夸克和重夸克偶素 143
6.粲粒子和底粒子 146
3.7 胶球，混杂子和重子偶素 147
第四章 电弱统一理论 149
4.1 弱相互作用现象 149
1.弱衰变过程的特点 149
2.宇称不守恒问题 150
4.2 普适费米弱相互作用理论 151
4.3 中间玻色子理论和电弱统一的可能性 153
4.4 电弱统一理论 156
1.电弱统一理论中包含的粒子 157
2.粒子之间的相互作用机理 158
3.对称性的自发破缺 159
4.电磁相互作用与弱相互作用的分离 167
5.W±粒子和Z0粒子 169
6.Higgs粒子H0 171
7.费米子的代和代的混合 172
8.中微子质量和中微子振荡 176
4.5 电弱统一理论基础上的进一步探索 179
1.大统一理论 179
2.更高电弱对称性的探寻 182
第五章 超高能物理 185
5.1 W粒子和Z粒子 185
1.W粒子和Z粒子的宽度给出的信息 185
2.W粒子的磁矩 190
3.第二个W粒子和第二个Z粒子 191
5.2 Higgs粒子 192
1.中性Higgs粒子 192
2.多个Higgs粒子的可能性 195
3.Higgs粒子的分布 197
4.重Higgs粒子的衰变行为 199
5.3 顶夸克和第4代费米子 200
第六章 高能多粒子产生现象 203
6.1 多粒子产生现象的实验特征 203
6.2 多重数分布 208
1.单举谱和双举谱 213
2.快度关联 213
6.3 关联和集团效应 213
3.集团效应 214
第七章 相对论性重离子碰撞 216
7.1 相对论性重离子碰撞的实验特点 216
7.2 相和相变 217
1.强子物质态和夸克胶子等离子体 217
2.实现相变的途径 218
3.手征对称性恢复相 220
7.3 相变的几个实验表现 220
第一章 绪论 225
1.1 历史的简单回顾 225
第二篇 原子植物理学 225
1.2 原子核的不稳定性 232
第二章 原子核的粗块性质 239
2.1 原子核的大小 239
2.2 原子核结合能 244
2.3 原子核裂变 252
2.4 巨共振 253
第三章 核力的特征 265
3.1 核力的电荷无关性与同位旋概念 266
3.2 氘核，张量力，对称性对核力形式的限制 269
3.3 同位旋相似态与同位旋多重态 272
第四章 原子核中的单粒子运动与壳结构 281
4.1 原子与原子核中的幻数 281
4.2 Mayer-Jensen的强自旋轨道耦合壳模型 290
4.3 变形势中的单粒子能级与壳结构 299
4.4 对原子核壳模型的反思 305
第五章 原子核的形变与集体运动 310
5.1 原子核的形变，电四极矩 310
5.2 原子核的转动与转动惯量 315
5.3 转动谱公式的进一步研究 321
5.4 原子核的振动 333
5.5 原子核集体运动理论的其它进展——相互作用玻色子模型，生成坐标方法 342
第六章 原子核的对关联与超导性 347
6.1 原子核性质的奇偶差 347
6.2 核子的配对关联和对相互作用 354
6.3 准粒子激发谱 358
6.4 转动惯量，准粒子相互作用与堵塞效应 364
7.1 高自旋态的实验制备 369
第七章 原子核高自旋态 369
7.2 回弯现象及其物理机制 373
7.3 带交叉频率与带相互作用强度 382
7.4 高自旋态研究中的其它一些问题 386
1.顺排角动量 387
2.对关联相变 389
3.三轴变形 392
第八章 超变形核态 397
8.1 超变形稳定核态存在的微观机制 397
8.2 高自旋超变形核态 400
8.3 原子核电荷半径＜r2＞随同位素的变化 405
附录1 基本物理常数表 414
附录2 稳定粒子性质表 417
附录3 共振态性质表 426