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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2γ17

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vτ32

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→γγ94

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PCAC155

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Ⅱ222

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QCD247

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