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[荷] 马丁纽斯·韦尔特曼，陈佳洱，乔从丰，丁 著

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• 量子力学
• 宇宙学
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030356611

商品编码：29491533825

包装：平装

出版时间：2012-11-01

基本信息

书名：神奇的粒子世界

定价：48.00元

作者： 马丁纽斯·韦尔特曼,陈佳洱,乔从丰,丁

出版社：科学出版社

出版日期：2012-11-01

ISBN：9787030356611

字数：

页码：229

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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适读人群 ：本书对高中以上读者了解粒子物理的过去、现在和未来都是十分有益的。他们将会体验到粒子物理，这个几乎可以说是自然科学领域中发展的为完备的分支的神奇之处。
《神奇的粒子世界》不可能不激发每个聪明才俊的兴趣，因为它涉及到了我们整个宇宙的基础。这本书会把很多有才华的青年人吸引到这个领域中来。《神奇的粒子世界》是国际物理学家、诺贝尔物理学奖得主马丁纽斯·韦尔特曼的科普代表作，带我们走入奇妙的粒子物理世界，也让我们距离神奇宇宙的终谜底更近一步。

内容提要

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20世纪见证了物理学无与伦比的进步。如果说，前半叶由相对论和量子力学所主导，那么毋庸置疑，后半叶的明星就是粒子物理学。毫不夸张地说，我们生活的世界乃至整个宇宙都是由这些粒子及其所遵从的物理规律决定的。《神奇的粒子世界》由马丁纽斯·韦尔特曼所著，《神奇的粒子世界》是国际物理学家、诺贝尔物理学奖得主马丁纽斯·；韦尔特曼的科普代表作。作者用生动通俗的语言描述了粒子物理的过去、现在和未来，以及那些的物理学家们工作和生活的趣事，带我们走入奇妙的粒子物理世界，也让我们距离神奇宇宙的终谜底更近一步。《神奇的粒子世界》适合所有对现代物理特别是粒子物理及其发展史感兴趣的读者阅读。

目录

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中文版前言
译者的话
引言
致谢
参考读物
短文
方　程
章　初步知识
1.1　原子、原子核和粒子
1.2　光子
1.3　反粒子
1.4　质量和能量
1.5　事例
1.6　电子伏和其他单位
1.7　粒子名称和希腊字母
1.8　科学记数法

第二章　标准模型
2.1　引言
2.2　能量和电荷守恒
2.3　量子数
2.4　颜色
2.5　电子中微子、电子数和交叉变换
2.6　代
2.7　代和力
2.8　自旋为1／2的粒子
2.9　自旋为1和2的粒子
2.1 0 力和相互作用
2.1 1 作用分类
2.1 2 电磁、弱、强、希格斯及引力相互作用
2.1 3 描绘相互作用
2.1 4 量子数的起源

第三章　量子力学，混合
3.1　引言
3.2　双缝实验
3.3　几率幅和几率
3.4　卡比玻混合和CKM混合
3.5　中微子混合
3.6 粒子混合

第四章　能量、动量和质壳
4.1　引言
4.2　守恒定律
4.3　相对论
4.4　相对论不变性
4.5　关系式E=mc

第五章　探测器
5.1　引言
5.2　光电效应
5.3　气泡室
5.4　火花室
5.5　多丝正比室

第六章　加速器与储存环
6.1　能量泡
6.2　加速器
6.3　次级束流
6.4　加速器的建造者

第七章　欧洲核子研究组织中微子实验
7.1　引言
7.2　实验装置
7.3　中微子物理
7.4　个中微子实验
7.5　矢量玻色子
7.6　错过的机会
7.7　尾声

第八章　粒子大家族
8.1　引言
8.2　束缚态
8.3　夸克束缚态的结构
8.4　束缚态的自旋
8.5　介子
8.6　重子
8.7　奇特粒子
8.8　发现夸克
8.9　三重态与双重态及轻子夸克对称性

第九章　粒子理论
9.1　导论
9.2　费曼规则
9.3　无穷大
9.4　微扰论
9.5　重整化
9.6　弱相互作用
9.7　康普顿散射
9.8　中性矢量玻色子
9.9　粲夸克
9.1 0 希格斯粒子
9.1 1 一般的希格斯耦合
9.1 2 推测
9.1 3 p参数

第十章　寻找希格斯粒子
第十一章　量子色动力学
11.1　简介
11.2　禁闭
11.3　渐近自由
11.4　标度性
第十二章　尾声

作者介绍

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马丁纽斯·韦尔特曼，1931年出生于荷兰瓦尔威克，毕业于荷兰乌德勒支大学。起初，他是位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织（CERN）的成员，后来成为乌德勒支大学理论物理学教授。他和他的学生霍夫特一起发展了规范场理论的数学形式。1977年，他导出了一个能给出顶夸克质量预言的方程。1981年，他受聘于密歇根大学。退休以后，他回到了荷兰。顶夸克于1995年在费米国家实验室被发现，它的质量与所预言的一致。1999年，霍夫特和韦尔特曼共享了诺贝尔物理学奖，以表彰他们“阐明物理学中电弱相互作用的量子结构”。

文摘

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序言

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【XH】 神奇的粒子世界 书籍简介 在浩瀚的宇宙深处，存在着一个我们肉眼无法窥探，却又无处不在的微观领域——粒子世界。这个由基本粒子构成的奇妙国度，是物质最根本的构成单元，是宇宙万物运行的基石，也是我们理解自然界最深刻奥秘的钥匙。本书《【XH】 神奇的粒子世界》将带领读者踏上一场引人入胜的探索之旅，穿越层层迷雾，揭示粒子世界的无限魅力与深邃智慧。 本书并非一本枯燥乏味的物理学教科书，而是一部充满想象力与科学精神的科普读物，它以通俗易懂的语言、生动形象的比喻，以及引人入胜的故事，为读者勾勒出粒子世界的宏伟图景。我们将从最基本的概念入手，逐步深入到粒子世界的复杂体系，带领读者领略那些构成我们身边一切物质的微小“积木”是如何运作的。 一、 粒子世界的基石：基本粒子概览 故事的开端，我们将认识那些构成物质最基本单元的“居民”——基本粒子。它们是不可再分的，是我们认识物质世界的起点。本书将详细介绍这些神秘的粒子家族，包括： 夸克（Quarks）： 构成质子和中子的基本粒子，它们以“禁闭”状态存在，我们无法单独观测到它们。我们将深入探讨上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克这六种“风味”，以及它们的颜色荷和相互作用。想象一下，质子和中子就像由这些更小的“小球”组成的复杂结构，它们之间有着强大的“胶水”连接着。 轻子（Leptons）： 包括电子、μ子、τ子以及它们对应的中微子。电子是我们最熟悉的基本粒子，它构成了原子外层的轨道，是电流的载体。而中微子，这些几乎不与物质发生相互作用的“幽灵粒子”，在宇宙中扮演着怎样的角色？我们将揭开它们的神秘面纱。 玻色子（Bosons）： 它们是传递相互作用力的“信使”。本书将重点介绍： 光子（Photons）： 传递电磁相互作用力的粒子，是我们见到光明、感受到温暖的直接原因。 胶子（Gluons）： 维持夸克之间紧密联系的粒子，是强核力的传递者。 W和Z玻色子（W and Z Bosons）： 传递弱核相互作用力的粒子，它们在放射性衰变等过程中发挥着关键作用。 希格斯玻色子（Higgs Boson）： 赋予其他基本粒子质量的“质量之源”，它的发现是粒子物理学领域的里程碑。本书将形象地比喻它的作用，帮助读者理解“质量”这个概念的由来。 二、 粒子之间的“语言”：基本相互作用 粒子世界并非一片孤立的海洋，粒子之间存在着丰富多彩的“互动”，这些互动就是我们所说的基本相互作用。本书将深入剖析这四种基本相互作用： 强核力（Strong Nuclear Force）： 它是最强大的相互作用力，负责将夸克束缚在质子和中子内部，并将质子和中子束缚在原子核中。没有强核力，原子核将无法稳定存在，宇宙也就不可能形成恒星和星系。我们将探讨“渐近自由”和“色禁闭”等奇妙现象。 电磁相互作用（Electromagnetic Force）： 它是我们日常生活中最熟悉的力，包括电和磁的现象。原子中的电子围绕原子核运动，化学键的形成，光线的传播，甚至我们的视觉，都离不开电磁相互作用。我们将揭示其“力线”的奥秘。 弱核相互作用（Weak Nuclear Force）： 虽然不如强核力和电磁相互作用“有力”，但弱核相互作用在宇宙演化和恒星的能量产生中扮演着不可或缺的角色，例如太阳的能量来源就与弱核相互作用息息相关。我们将探讨它在放射性衰变中的作用。 引力（Gravitational Force）： 尽管在微观粒子尺度上引力显得微不足道，但在宏观宇宙中，它却是塑造星系、行星运动以及宇宙结构的主导力量。本书将简要介绍引力的基本概念，并探讨其在粒子世界中的潜在影响（尽管其在标准模型中尚未被完全统一）。 三、 穿越量子迷宫：量子力学的奇妙世界 粒子世界的行为与我们日常经验截然不同，充满了“反常识”的现象。本书将带领读者进入量子力学的奇妙世界，理解这些看似不可思议的规则： 波粒二象性（Wave-Particle Duality）： 粒子既可以是波，又可以是粒子，这种奇特的属性颠覆了我们对物质的认知。我们将通过一些经典的实验，如双缝实验，来揭示这一深刻的原理。 不确定性原理（Uncertainty Principle）： 我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量。这并非测量仪器的限制，而是量子世界的内在属性。我们将探讨它对我们理解微观世界的深远影响。 量子叠加（Quantum Superposition）： 一个粒子可以同时处于多种状态的叠加态，直到被观测时才会“坍缩”到某个确定的状态。这将带领读者思考“观测”在量子世界中的独特角色。 量子纠缠（Quantum Entanglement）： 两个或多个粒子之间可能存在一种奇特的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态改变会瞬间影响到另一个粒子。爱因斯坦曾称之为“鬼魅般的超距作用”，我们将深入探讨这一令人着迷的现象。 四、 探索粒子世界的“前沿阵地”：粒子物理实验与探测器 理论研究离不开实验的验证。本书将介绍粒子物理学领域那些令人惊叹的实验装置，它们是如何帮助科学家们“看见”那些微不足道的粒子，并测量它们的性质的： 粒子加速器（Particle Accelerators）： 如大型强子对撞机（LHC），它们如何将粒子加速到接近光速，然后让它们发生碰撞，从而产生新的粒子，揭示宇宙的奥秘？我们将生动描绘这些庞大的科学机器。 粒子探测器（Particle Detectors）： 各种精巧的探测器，如云室、闪烁探测器、半导体探测器等，它们如何捕捉粒子留下的“痕迹”，并将这些微弱的信号转化为科学家可以理解的数据？我们将展示探测器工作的原理和它们在发现新粒子过程中的重要作用。 五、 粒子世界与宇宙的宏大叙事 粒子世界并非孤立存在，它与我们所处的宏观宇宙息息相关。本书将探讨粒子世界在宇宙演化中的关键作用： 宇宙大爆炸（Big Bang）： 在宇宙诞生之初，极端的高温高压下，是粒子世界的主导。我们将追溯宇宙从最初的“粒子汤”演变成今天我们所见的星辰大海的过程。 恒星的诞生与死亡： 恒星内部的核聚变反应，就是各种基本粒子相互作用的壮丽展现，它们为宇宙提供了光和热。超新星爆发等壮观天象，也与粒子世界的规律紧密相连。 暗物质与暗能量： 宇宙的大部分物质和能量是由我们目前尚未完全理解的暗物质和暗能量组成的。本书将探讨当前关于这些神秘存在的理论猜想，以及它们与基本粒子可能存在的联系。 六、 粒子世界的“未解之谜”与未来展望 尽管人类在粒子物理学领域取得了巨大的成就，但仍有许多未解之谜等待我们去探索： 引力子（Graviton）的寻找： 如何将引力纳入量子力学的框架？引力子的存在及其性质是什么？ 中微子质量的奥秘： 中微子为何拥有如此微小的质量？这背后隐藏着怎样的物理规律？ 宇宙的最终命运： 粒子世界的演化规律，是否预示着宇宙的终极结局？ 《【XH】 神奇的粒子世界》将以一种开放的姿态，引导读者一同思考这些前沿问题，激发读者对科学探索的热情。本书不仅仅是关于粒子世界的知识科普，更是一次关于宇宙本质、物质起源以及人类探索精神的深度启迪。它将带领读者跳出日常的思维定势，用全新的视角去审视我们身处的世界，感受粒子世界那无穷的奥秘与令人惊叹的美丽。无论您是否拥有深厚的物理学背景，都能在这本书中找到属于自己的惊喜与启迪，开启一段关于微观世界的非凡旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的震撼，是一种如同拨开迷雾，看到真相的豁然开朗。我一直认为，科学的进步是人类智慧的结晶，而《XH 神奇的粒子世界》这本书，无疑就是其中一颗璀璨的明珠。作者在书中对粒子世界的描绘，让我深刻体会到了宇宙的精妙与复杂。他不仅详细介绍了各种基本粒子的性质、相互作用，还深入浅出地阐述了量子力学的一些核心概念，比如叠加态和量子纠缠。这些概念在我的印象中一直非常抽象，但通过作者的笔触，它们变得鲜活起来，仿佛触手可及。尤其是在描述量子纠缠时，作者用了一个非常贴切的比喻，将两个遥远粒子之间的联系描绘得如同心灵感应一般，让我惊叹于自然界的神奇。这本书不仅仅是在陈述科学事实，更是在引导读者去感受科学的魅力，去思考生命的意义和宇宙的奥秘。作者的逻辑清晰，层层递进，将复杂的问题分解成易于理解的部分，让我在阅读过程中，思维也得到了极大的锻炼。每一次翻开这本书，我都能从中汲取新的知识，发现新的视角，这是一种沉浸式的学习体验。

评分☆☆☆☆☆

阅读《XH 神奇的粒子世界》的过程，就像一次畅游在知识海洋中的奇妙旅程。我一直对科学世界充满好奇，但往往因为理论的艰深而望而却步。这本书的出现，彻底改变了我的认知。作者的叙述方式非常独特，他没有采用平铺直叙的科学报告模式，而是将科学知识融入到了一个引人入胜的故事线中。在讲述基本粒子的组成时，他运用了许多生动的比喻，将那些不可见的微观粒子描绘得栩栩如生，仿佛它们拥有自己的生命和性格。我尤其喜欢他对于“夸克禁闭”的解释，用一种近乎诗意的语言，将这种强大的力场描述得惊心动魄。同时，这本书也给我带来了深刻的哲学思考。在了解了粒子的不确定性和量子叠加态后，我开始重新审视我们对现实世界的认知，思考“真实”的定义。作者并没有直接给出答案，而是通过引导性的提问，激发我独立思考。这种启发式的阅读体验，让我觉得受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是一本关于宇宙奥秘的“启蒙读物”，对于我这样对科学，尤其是物理学领域充满好奇但又缺乏专业知识的读者来说，简直是福音。作者的文字功底非常深厚，他能够用最通俗易懂的语言，将最前沿的粒子物理学概念娓娓道来。我最欣赏的一点是，他非常善于运用类比，将那些抽象的理论变得具象化。比如，在解释基本粒子的种类时，他会将它们比作乐高积木，让我们更容易理解它们如何组合成更复杂的物质。同时，这本书并没有回避那些令人费解的量子现象，比如“海森堡不确定性原理”和“薛定谔的猫”，但作者用非常巧妙的方式，将它们融入到故事中，让我不仅理解了概念，还感受到了其中的趣味性。此外，书中还穿插了一些历史故事和科学家的轶事，让我在学习知识的同时，也对科学家的探索精神有了更深的认识。这本书的篇幅适中，阅读起来没有任何压力，但信息量却非常大，让我每次阅读都感觉收获满满。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了完全意想不到的惊喜！一直以来，我对物理学，尤其是微观世界的探索总是抱着一种既好奇又畏惧的态度，觉得它晦涩难懂，离我们的日常生活太遥远。但《XH 神奇的粒子世界》完全颠覆了我的这种刻板印象。作者用一种极其生动、形象，甚至带着点幽默感的方式，将那些原本抽象的概念一一呈现。读第一部分的时候，我仿佛置身于一个充满未知的奇幻乐园，作者就像一位经验丰富的向导，耐心地为我揭示着构成我们世界的最基本单元。他对每一个粒子的描述都栩栩如生，不再是冷冰冰的公式和术语，而是充满了生命力。例如，在讲解夸克的时候，他没有直接给出能量的公式，而是用“像被牢牢束缚在监狱里的小家伙”来比喻，瞬间就抓住了我的注意力。而且，他巧妙地将一些我们日常生活中能接触到的现象联系起来，比如原子在构成物质中的作用，让我觉得科学不再是象牙塔里的理论，而是触手可及的真实。读到后面，我甚至开始主动去思考一些问题，比如宇宙的起源，物质的本质，这些曾经让我头疼的哲学命题，现在似乎都有了更清晰的脉络。这本书的文字流畅自然，段落之间的衔接也很顺畅，完全不会让人觉得生硬或者枯燥。即使是对于像我这样没有专业物理背景的读者来说，也能轻松理解，并且从中获得巨大的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，《XH 神奇的粒子世界》这本书完全超出了我的预期！我原本以为这是一本偏向学术的书籍，可能会充斥着枯燥的公式和晦涩的理论，但事实证明我大错特错。作者的文笔极其富有感染力，他能够将那些最微观、最抽象的粒子概念，用最生动、最形象的语言表达出来，让我仿佛亲眼目睹了粒子的舞蹈。他没有回避那些复杂的科学原理，而是用一种非常巧妙的方式将其简化，并且结合了大量的类比和故事，让整个阅读过程充满了趣味性。读第一部分时，我简直被他描绘的电子轨道和原子核的相互作用给吸引住了，感觉就像在看一部科幻大片。更让我惊喜的是，作者并没有止步于理论的介绍，而是着重强调了粒子世界与我们现实世界的联系，比如核能的应用，以及粒子物理学在现代科技发展中的重要作用。这让我觉得，这本书不仅仅是关于“粒子”，更是关于“我们”和“未来”。这本书的结构安排也很合理，从宏观到微观，循序渐进，让我这个科学小白也能游刃有余地跟随作者的思路。