粒子探测器

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[德] ·格鲁彭(ClausGrupen),(俄罗斯 著
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出版社: 中国科学技术大学出版社
ISBN:9787312032165
商品编码:1568535344
出版时间:2015-01-01

具体描述

作  者:(德)·格鲁彭(Claus Grupen),(俄罗斯)鲍里斯·施瓦兹(Boris Shwartz) 著;朱永生,盛华义 译 定  价:78 出 版 社:中国科学技术大学出版社 出版日期:2015年01月01日 页  数:498 装  帧:平装 ISBN:9787312032165 译者的话
第2版序
第1版序
导言
第1章粒子、辐射与物质的相互作用
1.1带电粒子的相互作用
1.1.1 电离和激发导致的能量损失
1.1.2沟道效应
1.1.3 电离产额
1.1.4多次散射
1.1.5轫致辐射
1.1.6直接电子对产生
1.1.7光核作用导致的能量损失
1.1.8总能量损失
1.1.9带电粒子的能量一射程关系
1.1.10同步辐射损失
1.2光子的相互作用
1.2.1光电效应
1.2.2康普顿效应
1.2.3对产生
部分目录

内容简介

本书第二版阐述高能物理和粒子天体物理实验仪器的当前近期新发展水平,包括径迹探测器、量能器、粒子鉴别、中微子探测器、动量测量、电子学和数据分析。本书还讨论了这些探测器在其他领域,如核医学、辐射防护和环境科学中的近期应用。每一章后面都附有习题集,并提供了相关的启发性材料,可作为粒子物理研究生和研究人员的有用参考。 (德)·格鲁彭(Claus Grupen),(俄罗斯)鲍里斯·施瓦兹(Boris Shwartz) 著;朱永生,盛华义 译 Claus Grupen是德国Siegen大学物理系教授,是PLUTO靠前合作组的一员,由于与他人独立且同时确认了胶子的存在,曾荣获1995年欧洲物理学会颁发的高能和粒子物理特别奖。
Boris Shwartz是俄罗斯Budker核物理研究所的资历研究员,他在若干项目的探测器研发和建造中作出了贡献,包括KEDR和CMD-2探测器,以及WASA和Belle实验。


《宇宙的信使:探秘看不见的粒子世界》 在浩瀚的宇宙深处,隐藏着无数我们肉眼无法窥探的奥秘。恒星的诞生与死亡,黑洞的引力潮汐,宇宙的起源与演化,甚至生命存在的基础,都与那些微小到极致的粒子息息相关。但我们如何才能“看见”这些宇宙的信使,解读它们传递的关于宇宙的秘密呢?《宇宙的信使》正是为你打开这扇通往微观粒子世界的大门。 这本书并非一本枯燥的物理教科书,而是一次引人入胜的科学探索之旅。它将带领读者从宏观的宇宙图景出发,逐步深入到构成万物的基本粒子层面。你将了解到,我们所熟知的物质,从你手中的书本到遥远的星系,都由基本粒子组成,而这些粒子之间错综复杂的作用力,正是驱动宇宙运转的根本。 书中,我们将一同踏上发现之旅。从早期的“原子论”的萌芽,到卢瑟福的金箔散射实验如何揭示原子的核式结构;从电子、质子、中子的发现,到更加奇特的奇异粒子、介子、轻子,以及构成我们世界的最基础粒子——夸克和轻子的出现。每一次发现都伴随着智慧的火花和不懈的努力,每一次突破都将人类对宇宙的认知推向新的高度。 然而,仅仅知道这些粒子的存在是远远不够的。更令人着迷的是,我们如何才能探测到它们?这些粒子往往寿命极短,能量极高,它们在碰撞、衰变中释放出信号。这本书将详细介绍人类为了捕捉这些转瞬即逝的信号所发明的种种“眼睛”——各种类型的探测器。 你将了解到,缪子探测器如何如同“宇宙射线侦探”,捕捉穿透大气层的宇宙射线,揭示其能量与来源;闪烁探测器如何将粒子的轨迹转化为耀眼的光芒,让抽象的粒子运动过程变得可见;盖革计数器如何发出“咔哒”声,记录下放射性物质的衰变,让我们直观感受到粒子的能量释放。 本书的重点将聚焦于那些能够“看见”高能粒子及其相互作用的先进探测器。我们将深入浅出地介绍气室探测器,如火花室和漂移室,它们如何利用电离和电子的运动来描绘粒子的轨迹,仿佛为每条粒子路径绘制了一幅精确的“足迹图”。你将惊叹于硅径迹探测器的精密,它们能够以极高的分辨率记录下粒子在半导体材料中留下的痕迹,揭示出粒子的动量和能量信息。 当然,我们不能绕过那些体型庞大、造价不菲的“巨型眼球”——粒子对撞机探测器。本书将带领读者“走进”那些世界上最大的科学实验室,如大型强子对撞机(LHC)的 ATLAS 和 CMS 探测器。你将了解它们如何通过多层、多技术的组合,捕捉质子碰撞产生的瞬息万变的事件,分析粒子的种类、能量、动量,甚至寻找全新的粒子和相互作用。我们将解析这些探测器内部精密的子探测器,如量能器(测量粒子能量)、缪子谱仪(识别并测量缪子动量)、触发系统(快速筛选有价值的事件)等,理解它们如何协同工作,如同一个精密协作的“粒子芭蕾”。 《宇宙的信使》还将探讨探测器在不同领域的应用。它们不仅是基础科学研究的利器,也在医学影像(如PET扫描)、核安全、材料科学甚至天文观测中扮演着至关重要的角色。你将看到,那些在实验室里用于探索宇宙最深层秘密的仪器,如何悄无声息地影响着我们的日常生活。 本书将以通俗易懂的语言,配合生动的图示和形象的比喻,为读者构建一个清晰的粒子世界图景。我们不会回避必要的科学原理,但更侧重于展示科学的魅力、探索的精神以及人类智慧的结晶。无论你是对宇宙充满好奇的青少年,还是对科学有着浓厚兴趣的成年人,亦或是在相关领域工作的专业人士,《宇宙的信使》都将为你带来一次难忘的知识盛宴和思想启迪。 翻开这本书,你将不再满足于“知道”有粒子存在,而是能“理解”它们如何被发现,如何被“看见”,以及它们如何向我们讲述关于宇宙最深刻的秘密。准备好,与我一同踏上这场探秘微观粒子世界的奇妙旅程吧!

用户评价

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作为一个对物理学充满好奇的爱好者,当我在书店偶然瞥见《粒子探测器》这本书时,我的内心瞬间涌起一股强烈的吸引力。书名本身就带有一种神秘而又前沿的意味,仿佛在邀请我一同探索微观世界的奥秘。我立刻翻开了书页,即便只是匆匆浏览,其引人入胜的编排和清晰的语言便让我意识到,这并非一本枯燥的科普读物,而是一场知识的盛宴。书中对于粒子探测器原理的介绍,不仅仅是冰冷的技术术语堆砌,而是通过生动形象的比喻,将那些肉眼不可见的微小粒子,以及探测它们的复杂仪器,变得触手可及。我看到了那些精密的设备如何像“千里眼”一样,捕捉到宇宙深处传来的微弱信号,又如何像“侦探”一样,分析出粒子的能量、动量、电荷等关键信息,从而揭示物质最本质的构成。作者似乎拥有非凡的叙事能力,将高深的物理理论融入到引人入胜的故事线中,让我仿佛置身于粒子加速器的轰鸣声中,亲眼见证着一次次激动人心的实验。我尤其对其中关于探测器“触发”机制的描述感到着迷,那一瞬间的决断,决定了多少宝贵的数据得以被记录和分析,这其中的巧妙和智慧,令人叹为观止。这本书让我对现代物理学的研究方法和技术手段有了全新的认识,也激发了我对未知宇宙的好奇心,迫不及待地想要深入其中,一探究竟。

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从我的角度来看,《粒子探测器》这本书不仅仅是关于物理仪器设备的介绍,它更像是一扇通往科学前沿的窗户,让我得以窥见那些在实验室里发生的、决定人类对宇宙认知边界的伟大探索。作者在书中对于不同类型探测器的分类和讲解,逻辑清晰,层次分明,即便我是物理领域的初学者,也能很快抓住核心要点。我特别欣赏书中关于“探测器如何‘看见’粒子”的阐述,那种将抽象概念具体化的能力,真的是太出色了。它不是简单地告诉你“探测器能探测”,而是详细地解释了粒子在通过探测器时,如何与探测材料发生相互作用,产生可测量信号的过程。比如,书中对“闪烁探测器”的描述,就让我联想到璀璨的星辰,粒子撞击产生的微弱光芒,被收集、放大,最终转化为我们能够解读的数据。而对于“半导体探测器”,则像是精密的电子电路,记录下粒子留下的“电子轨迹”。这种将科学原理与日常可见事物联系起来的描写方式,极大地降低了阅读门槛,也让知识变得更加鲜活有趣。此外,书中还触及了探测器在不同物理研究领域中的应用,从高能物理实验到天体物理观测,再到核医学成像,都展现了粒子探测器的广泛影响力和不可替代的重要性。它让我意识到,我们今天所享有的许多科技成果,都离不开这些默默工作的“眼睛”。

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《粒子探测器》这本书,就像是一本关于“眼睛”的百科全书,它让我明白,人类之所以能够一步步揭开宇宙的神秘面纱,很大程度上归功于那些不断进化、日益精密的“眼睛”。书中对于各种探测器设计的巧妙之处的阐述,让我看到了工程师和物理学家们是如何将物理原理转化为实际应用的。我特别欣赏书中关于“时间测量”的描写,粒子穿越探测器所需的时间,虽然短暂到难以想象,但却蕴含着重要的物理信息。书中对“时间投影室”的讲解,就让我联想到一个能够捕捉粒子“身影”的相机,通过记录粒子到达不同位置的时间,来推断其运动速度和方向。这种对时间测量的精细化处理,让我认识到,在微观世界里,任何微小的差异都可能蕴含着巨大的信息。此外,书中还触及了探测器在极端环境下工作的挑战,比如在高温、强辐射等恶劣条件下,探测器如何保持其性能的稳定性和可靠性,这让我对这些“眼睛”的坚韧和顽强感到由衷的敬佩。这本书让我看到了科学技术发展的无限可能。

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我必须承认,《粒子探测器》这本书以其独特的切入点,成功地吸引了我这个并非专业物理学背景的读者。过去,当我听到“粒子物理”时,脑海中总是浮现出复杂的数学公式和抽象的概念,感到遥不可及。然而,这本书却另辟蹊径,从“工具”的角度切入,让我得以用一种更为具象、更为直观的方式来理解这个领域。作者在书中并没有回避专业术语,但总是能用极其通俗易懂的语言加以解释,并配以恰到好处的插图和类比,使得那些原本晦涩难懂的原理变得清晰起来。例如,书中对“轨迹探测器”的描述,就像是在描绘一幅幅粒子在探测器中留下的“指纹”,每一种粒子都有其独特的“笔迹”,而探测器就是那个能够辨识这些“笔迹”的“鉴定师”。这种比喻让我立刻对探测器的功能有了深刻的理解,也对它在区分不同粒子时的精确性感到惊叹。这本书让我意识到,物理学家们不仅仅是理论家,更是技艺精湛的“工匠”,他们需要设计、制造出能够满足最严苛实验需求的仪器。这本书让我看到了科学研究的实践性一面,也让我对那些默默奉献的工程师和技术人员致以由衷的敬意。

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《粒子探测器》这本书给我的最大感受是,它以一种极其富有启发性的方式,展示了人类探索宇宙奥秘的智慧和毅力。书中关于不同探测器工作原理的介绍,不仅仅是技术的罗列,更是一种思维方式的展示。作者似乎总能在最关键的地方,用最精妙的语言点拨读者,让我得以跳出表象,看到事物本质。我尤其喜欢书中关于“能量测量”部分的描述,粒子能量的测量,就像是在衡量一场无形冲击的“力量”,而探测器则需要精确地捕捉和量化这种力量。书中对于“量能器”的讲解,就让我联想到一个能够吸收并“消化”粒子的装置,通过测量其吸收的能量,来反推粒子的初始能量。这种对于测量原理的深入剖析,让我不仅仅是知道“是什么”,更是理解了“为什么是这样”。此外,书中还提及了探测器在处理海量数据时的挑战,以及如何利用先进的算法和计算技术来筛选和分析这些数据,这让我看到了物理学研究中,计算科学与实验科学的深度融合。这本书让我对科学研究的复杂性和多学科交叉性有了更深的认识,也对那些不断突破技术瓶颈的科学家们感到由衷的钦佩。

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作为一名对科学史同样感兴趣的读者,《粒子探测器》这本书的出现,无疑是为我提供了一个绝佳的视角来审视现代物理学的发展历程。它并非从宏观的理论框架出发,而是聚焦于实现这些理论所必需的技术手段,即粒子探测器。书中对于早期探测器技术萌芽的追溯,以及它们如何随着科学理论的进步而不断演化和革新,展现了一种“技术驱动理论,理论指导技术”的良性循环。我惊叹于那些早期科学家们如何在简陋的条件下,凭借惊人的智慧和毅力,设计出最初的粒子探测装置,并从中发现了原子核、亚原子粒子等革命性的物理现象。书中对于“盖革计数器”的讲解,就像是打开了一扇尘封的历史之门,让我仿佛看到了居里夫人和卢瑟福等先驱们的身影。而随着科技的发展,探测器变得越来越复杂、精密,其能力也越来越强大,能够分辨出更加微弱、更加难以捉摸的粒子信号。这本书让我深刻地理解到,科学的进步并非一蹴而就,而是由无数个技术细节的突破和创新累积而成。它不仅仅是关于“是什么”,更是关于“如何发现”和“如何理解”,这种对过程的深入剖析,让我对科学研究的艰辛与辉煌有了更深切的体会。

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《粒子探测器》这本书,以一种令人着迷的方式,将抽象的物理理论与具象的实验仪器巧妙地融合在一起。它不是一本纯粹的技术手册,也不是一本晦涩的理论著作,而是一部关于“看见”微观世界的史诗。书中对各种探测器“选择性”的描述,让我印象深刻。不同的实验需要不同的探测器,而探测器的选择,直接关系到实验能否成功。我被书中关于“探测器效率”的讲解所吸引,如何让探测器能够尽可能地捕捉到目标粒子,同时又尽可能地排除干扰,这就像是在嘈杂的环境中寻找一个特定的声音。书中对“背景抑制”的策略的探讨,让我看到了科学家们在数据分析中付出的巨大努力。此外,书中还触及了探测器在“暗物质”等前沿领域研究中的应用,它就像是在最黑暗的角落里,寻找那些最难以捉摸的“幽灵”。这种对科学研究前沿的探索,让我对人类求知的勇气和智慧感到由衷的赞叹。这本书让我看到了科学的边界是如何被不断拓展的。

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阅读《粒子探测器》的过程中,我体验到了一种前所未有的“临场感”。作者似乎有一种魔力,能够将我带入到那些充满挑战和机遇的实验现场。书中对探测器在大型粒子对撞机中的应用的描述,就如同置身于一个宏大的舞台,无数粒子在其中碰撞、湮灭,产生出更加微小、更加神秘的粒子,而探测器则如同敏锐的“观众”,捕捉着每一个稍纵即逝的瞬间。我被书中关于“粒子径迹重建”的描写所深深吸引,想象着探测器如何在三维空间中,描绘出粒子运动的轨迹,就像是在星空中勾勒出天体的运行轨道一样。这种对微观世界运动轨迹的精确捕捉,让我对探测器的精密度和灵敏度感到震撼。书中还探讨了探测器在区分不同类型粒子时的挑战,比如如何从“背景噪音”中辨识出有用的信号,这就像是在茫茫人海中寻找一个特定的目标。这种对实验设计和数据分析中遇到的困难的坦诚展现,让我对科学研究的严谨性和艰辛有了更深刻的理解。这本书让我感受到了科学探索的魅力,也看到了人类智慧的闪光点。

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在我看来,《粒子探测器》这本书最吸引我的地方在于,它以一种极为细致和深入的方式,展现了粒子探测器在现代科学研究中的核心地位。它不仅仅是介绍一种设备,更是通过对设备的讲解,来展现其所服务的科学目标和研究方法。书中关于“探测器响应”的详细论述,让我理解了粒子与探测器之间的“对话”过程。当粒子穿过探测器时,它会留下“痕迹”,而探测器则通过记录这些痕迹,来“理解”粒子。这种“理解”的过程,需要精确的测量和复杂的算法。我被书中关于“能量-角度关联”的描写所吸引,粒子碰撞产生的能量和角度,就像是“肇事者”留下的“犯罪现场线索”,而探测器则需要将这些线索一一收集,并进行严谨的“推理”。这种对数据背后物理意义的挖掘,让我看到了科学研究的深度和智慧。书中还提及了探测器在“寻找新粒子”过程中的作用,它不仅仅是记录已知粒子的信息,更是要能够捕捉那些从未被发现的“异常信号”,这让我对科学探索的未知性和挑战性有了更深的体会。

评分

从一个普通读者的角度出发,《粒子探测器》这本书给予了我一次深入了解现代物理学核心技术的机会。它不是简单地告诉你“粒子探测器是什么”,而是通过生动形象的语言,告诉你“粒子探测器是如何工作的”以及“它们在科学研究中扮演着怎样的角色”。书中关于“粒子识别”的详细讲解,让我明白了探测器是如何区分质子、电子、光子等不同粒子的。我被书中关于“量热计”的描写所吸引,它就像是一个能够“测量温度”的装置,通过测量粒子释放的“热量”,来推断粒子的身份和能量。这种将物理概念具象化的能力,极大地降低了阅读的难度,也让我对探测器的精巧设计感到惊叹。书中还触及了探测器在“中微子探测”等极具挑战性的研究领域中的应用,这让我看到了科学的边界是如何被不断突破的。这本书让我看到了科学的严谨性,也看到了科学的趣味性,它让我对这个充满未知的世界充满了好奇,迫不及待地想要继续探索。

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