核與粒子物理導(dǎo)論

前言

　　2008年是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校五十周年。為了反映五十年來(lái)辦學(xué)理念和特色，集中展示教材建設(shè)的成果，學(xué)校決定組織編寫(xiě)出版代表中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教學(xué)水平的精品教材系列。在各方的共同努力下，共組織選題281種，經(jīng)過(guò)多輪、嚴(yán)格的評(píng)審，最后確定50種入選精品教材系列?！　?958年學(xué)校成立之時(shí)，教員大部分都來(lái)自中國(guó)科學(xué)院的各個(gè)研究所。作為各個(gè)研究所的科研人員，他們到學(xué)校后保持了教學(xué)的同時(shí)又作研究的傳統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)“全院辦校，所系結(jié)合”的原則，科學(xué)院各個(gè)研究所在科研第一線工作的杰出科學(xué)家也參與學(xué)校的教學(xué)，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學(xué)中。五十年來(lái)，外界環(huán)境和內(nèi)在條件都發(fā)生了很大變化，但學(xué)校以教學(xué)為主、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針沒(méi)有變。正因?yàn)閳?jiān)持了科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針，并形成了優(yōu)良的傳統(tǒng)，才培養(yǎng)出了一批又一批高質(zhì)量的人才?！　W(xué)校非常重視基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的傳統(tǒng)，也是她特別成功的原因之一。當(dāng)今社會(huì)，科技發(fā)展突飛猛進(jìn)、科技成果日新月異，沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，很難在科學(xué)技術(shù)研究中作出重大貢獻(xiàn)。建校之初，華羅庚、吳有訓(xùn)、嚴(yán)濟(jì)慈等老一輩科學(xué)家、教育家就身體力行，親自為本科生講授基礎(chǔ)課。他們以淵博的學(xué)識(shí)、精湛的講課藝術(shù)、高尚的師德，帶出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學(xué)生。這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的教材，其作者大多直接或間接受到過(guò)這些老一輩科學(xué)家、教育家的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學(xué)理念與科學(xué)探索精神。

內(nèi)容概要

本書(shū)講述近代物理學(xué)中的原子核物理和粒子物理的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容包括研究核與粒子的基本實(shí)驗(yàn)方法（第1，2，4，12章），核與粒子的基本性質(zhì)（第3章）、結(jié)構(gòu)（第7，9章）、相互作用（第8，10章）以及不同相互作用過(guò)程遵循的守恒定律（第5，6章），并簡(jiǎn)要討論了與宇宙學(xué)相關(guān)的一些核與粒子物理問(wèn)題（第11章）。《核與粒子物理導(dǎo)論》側(cè)重對(duì)基本物理定律、基本物理概念的介紹，為實(shí)驗(yàn)物理的學(xué)生提供簡(jiǎn)要的理論背景知識(shí)，為理論物理的學(xué)生提供簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)。    本書(shū)適合作為物理系近代物理專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教材，也可供相關(guān)研究人員參考。

書(shū)籍目錄

總序序前言緒論  0.1 探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的前沿科學(xué)  0.2 核及粒子物理研究的對(duì)象及內(nèi)容  0.3 核及粒子物理學(xué)研究對(duì)象的基本特征  0.4 自然單位制  習(xí)題第1章 粒子束的獲得  1.1 放射源  1.2 反應(yīng)堆  1.3 粒子加速器  1.4 宇宙線  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第2章 粒子束與物質(zhì)相互作用和粒子的探測(cè)  2.1 粒子與物質(zhì)相互作用  2.2 粒子探測(cè)器  2.3 粒子譜儀系統(tǒng)  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第3章 核及粒子的基本特性  3.1 核及粒子的質(zhì)量  3.2 粒子自旋  3.3 核與粒子的電磁矩  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第4章 核與粒子的非點(diǎn)結(jié)構(gòu)  4.1 相互作用的量子場(chǎng)論的描述  4.2 粒子的分類(lèi)  4.3 彈性散射——探測(cè)核與粒子“荷”的分布  4.4 輕子是類(lèi)點(diǎn)粒子  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第5章 守恒定律及其應(yīng)用  5.1 對(duì)稱(chēng)性與守恒定律  5.2 n-p對(duì)稱(chēng)性和同位旋守恒  5.3 規(guī)范變換不變性——相加性量子數(shù)守恒  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第6章 分立變換對(duì)稱(chēng)性和相乘性量子數(shù)  6.1 全同粒子交換對(duì)稱(chēng)性  6.2 空間反射變換及空間宇稱(chēng)  6.3 電荷共軛變換及C宇稱(chēng)  6.4 時(shí)間反演變換對(duì)稱(chēng)性和CPT定理  6.5 中性K介子衰變和CP破缺  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第7章 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型  7.1 強(qiáng)子態(tài)的產(chǎn)生  7.2 強(qiáng)子譜和強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型  7.3 重子的味SU（3）多重態(tài)  7.4 介子的SU（3）多重態(tài)  7.5 強(qiáng)子的質(zhì)量和強(qiáng)子的磁矩  7.6 重味夸克的發(fā)現(xiàn)和重夸克偶素  7.7 含有重味夸克的強(qiáng)子  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第8章 粒子及其相互作用  8.1 帶有電磁作用荷的粒子的相互作用——量子電動(dòng)力學(xué)（QED）  8.2 強(qiáng)作用動(dòng)力學(xué)理論——量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）  8.3 弱相互作用  8.4 弱中性流和電弱統(tǒng)  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第9章 核素的核子結(jié)構(gòu)  9.1 唯象核子一核子作用力  9.2 核素核子結(jié)構(gòu)的唯象模型  9.3 核素的集體運(yùn)動(dòng)  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第10章 核素的相互作用  10.1 核素的衰變  10.2 不同核物質(zhì)態(tài)的制備和它們的特性  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第11章 宇宙學(xué)中的核與粒子物理    11.1 BigBang宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型和粒子物理  11.2 天體形成、演化過(guò)程中的核與粒子物理  參考文獻(xiàn)  習(xí)題第12章 相對(duì)論粒子碰撞運(yùn)動(dòng)學(xué)  12.1 洛侖茲（Lorentz）變換  12.2 相對(duì)論粒子碰撞運(yùn)動(dòng)學(xué)  12.3 典型過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)  習(xí)題附錄A 常用物理數(shù)據(jù)表附錄B 核素的性質(zhì)附錄C 一些重子、介子的衰變特性附錄D C-G系數(shù)、球諧函數(shù)和d-函數(shù)表附錄E 射線與物質(zhì)相互作用附錄F 習(xí)題解答

章節(jié)摘錄

　　第2章 粒子束與物質(zhì)相互作用和粒子的探測(cè)　　前一章描述粒子束，其中有光子束、電子束、μ子束和各種介子束，還有質(zhì)子、α粒子和各種被加速的重離子束，人們利用各種粒子束做為研究亞原子的探針，它們和亞原子粒子碰撞，形成末態(tài)的各種粒子攜帶著亞原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及亞原子之間相互作用的信息，為了記錄和辨認(rèn)這些末態(tài)粒子，了解它們的行為，必須借助于各種各樣的粒子探測(cè)器，各種探測(cè)器的原理是基于對(duì)粒子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的各種物理或化學(xué)效應(yīng)的觀測(cè)，例如帶電粒子在感光膠片引起的電離效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致膠片的“感光”，借助于膠片Becquerel首先發(fā)現(xiàn)了神秘的放射性，隨后各種各樣的乳膠片成為亞原子物理實(shí)驗(yàn)中的一種重要的探測(cè)器，帶電粒子使驗(yàn)電器箔電極附近空氣電離導(dǎo)致驗(yàn)電器的充電.M.Curie借助于象限靜電計(jì)發(fā)現(xiàn)了比鈾具有更強(qiáng)放射性的釙和鐳，本章首先介紹各種粒子束與物質(zhì)相互作用，在這基礎(chǔ)上介紹一些重要的粒子探測(cè)器和探測(cè)器譜儀?！　?.1 粒子與物質(zhì)相互作用　　2.1.1 帶電粒子的比電離損失　　電荷為ze，質(zhì)量為M的粒子以速度鈔通過(guò)介質(zhì)（原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為z，A），粒子與介質(zhì)中的電子（每克物質(zhì)含的電子數(shù)為NAz／A）發(fā)生庫(kù)侖碰撞，并將部分動(dòng)能傳遞給核外電子，介質(zhì)原子被電離或者激發(fā)，入射的帶電粒子損失部分能量。

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