高能對撞物理

《高能對撞物理》是一本2022年科學出版社出版的圖書，作者是張子平。

基本介紹

• 中文名：高能對撞物理
• 作者：張子平
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2022年3月1日
• 頁數：471 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787030718112
• 叢書系列：中國科學技術大學物理學研究生教學叢書

內容簡介

《高能對撞物理》旨在通過介紹高能物理的基礎知識和一些里程碑式的成果，將學生帶到這一研究領域的*前沿，儘量避免煩瑣的理論公式。《高能對撞物理》開始的導論和對稱性兩章是基礎,接著介紹部分子的分布函式和碎裂函式。第四章力求用*簡潔的形式講清標準模型理論。第五章介紹QCD的色代數、正規化和重整化及DGLAP方程，三噴注事例的發現也放在了該章的*後。第六章結合B介子工廠的實驗介紹..破壞物理和實驗。第七章介紹粲物理中研究者*感興趣的中性粲介子混合和類粲偶素態的研究現狀。第八章主要是基於LEP實驗的Z和W物理的一些重要物理課題和測量。第九章介紹希格斯粒子的產生和實驗尋找，包括*小超對稱理論模型MSSM中的希格斯物理。*後一章給出一些展望，其中超對稱性粒子尋找的內容主要來自高能物理粒子數據組（PDG）的綜述。

圖書目錄

目錄

叢書序

前言

第一章導論1

1.1相互作用和基本粒子1

1.1.1粒子的分類3

1.1.2J/ψ粒子的發現和OZI規則9

1.1.3b和t夸克的尋找15

1.1.4強子結構18

1.2加速器簡介23

1.2.1歷史上的加速器23

1.2.2直線加速器28

1.2.3同步回旋加速器29

1.2.4束流的聚焦和穩定性31

1.2.5對撞機的亮度和質心繫能量32

1.3粒子的探測和鑑別34

1.3.1粒子和物質的相互作用35

1.3.2電子和光子在介質中的能量損失38

1.3.3強子簇射43

1.3.4能量分辨45

1.3.5粒子動量的測量48

1.3.6粒子的鑑別51

1.4習題58

參考文獻59

第二章對稱性61

2.1對稱性和守恆定律61

2.1.1經典力學中的對稱性62

2.1.2量子力學中的對稱性64

2.1.3對稱性和群66

2.2連續時空對稱性68

2.2.1空間平移不變性和動量守恆定律68

2.2.2空間轉動不變性和角動量守恆定律70

2.2.3時間平移不變性和能量守恆定律72

2.3不連續時空對稱性73

2.3.1空間反射和宇稱守恆73

2.3.2時間反演不變性74

2.4內部對稱性76

2.4.1電荷共軛變換C和CPT定理76

2.4.2G變換和G宇稱守恆81

2.5么正群83

2.5.1U(1)規範不變性83

2.5.2SU(2)群和同位旋85

2.5.3SU(3)群89

2.6習題93

參考文獻93

第三章夸克的分布函式和碎裂函式94

3.1ep深度非彈性散射94

3.2從形狀因子到結構因子95

3.3部分子假設和夸克部分子分布函式99

3.4弱相互作用的深度非彈散射103

3.4.1帶電流深度非彈散射過程103

3.4.2中微子中性流深度非彈散射過程104

3.5部分子分布函式的參數化105

3.6強子對撞的部分子模型107

3.6.1兩體單舉過程107

3.6.2Drell-Yan輕子對產生過程110

3.7膠子分布函式的確定112

3.8部分子的碎裂模型和碎裂函式115

3.8.1洛倫茲不變的普適性碎裂函式116

3.8.2碎裂函式的唯象學120

3.8.3重夸克的碎裂函式123

3.9部分子碎裂的計算機模擬125

3.9.1夸克獨立碎裂模型125

3.9.2夸克弦碎裂模型127

3.9.3膠子噴注131

3.10習題133

參考文獻133

第四章標準模型135

4.1U(1)定域規範不變性137

4.2SU(n)定域規範不變性139

4.3套用特例:SU(2)和SU(3)定域規範理論142

4.3.1SU(2)定域規範理論142

4.3.2SU(3)規範理論和QCD144

4.4手征對稱性和V-A理論146

4.5無破缺的SU(2)L×U(1)Y規範理論148

4.6自發破缺的對稱性和戈德斯通定理151

4.6.1U(1)整體規範變換的情形152

4.6.2非阿貝爾群規範變換的情形154

4.7定域規範對稱性和希格斯機制155

4.8電弱統一模型156

4.8.1非阿貝爾規範群的希格斯機制和規範場粒子質量156

4.8.2輕子的質量158

4.8.3夸克的質量和混合158

4.9CKM混合矩陣161

4.10習題163

參考文獻164

第五章QCD簡介165

5.1QCD的拉氏量165

5.2色因子和位勢168

5.2.1夸克-反夸克相互作用168

5.2.2夸克-夸克相互作用170

5.3色荷代數172

5.4正規化和重整化175

5.4.1維數正規化176

5.4.2重整化178

5.5跑動耦合常數αs182

5.6重整化群的不變性187

5.7軟膠子輻射190

5.8部分子密度的Q2演化和DGLAP方程192

5.9三噴注物理及膠子的發現198

5.9.1正負電子對撞的強子噴注事例199

5.9.2三噴注202

5.10習題208

參考文獻208

第六章CP宇稱破壞210

6.1中性贗標量介子的CP變換，時間演化和混合211

6.2K0-K0系統215

6.3CP破壞機制的分類218

6.4η+-、η00及中性K介子系統中的直接CP破壞219

6.5帶電介子弱衰變中的直接CP破壞222

6.6B0-B0混合中的間接CP破壞224

6.7混合和衰變干涉效應中的CP破壞228

6.8標準模型的CP破壞機制229

6.8.1CKM矩陣的Wolfenstein參數化229

6.8.2么正三角形231

6.9中性B介子衰變中的CP不對稱性和幅角測量235

6.9.11角的測量236

6.9.22角的測量241

6.9.33角的測量244

6.10CPT在B介子工廠中的檢驗249

6.11習題251

參考文獻252

第七章中性粲介子混合和類粲偶素強子態253

7.1中性贗標量介子的含時衰變率254

7.2D0-D0混合258

7.2.1D0→K+π-含時衰變260

7.2.2D0→K+π-衰變中的CP破壞263

7.2.3ψ(3770)→DD過程的量子關聯效應測強相角δKπ264

7.2.4D0(D0)到CP本徵態的衰變266

7.2.5D0的共軛三體衰變道混合參數的測量272

7.2.6D0共軛三體衰變道混合參數的模型無關測量277

7.2.7利用其他衰變道測量D0ˉD0混合279

7.3XYZ類粲偶素新強子譜281

7.3.1X(3872)282

7.3.2Y(4260)、Y(4360)和Y(4660)286

7.3.3Zc(3900)±，0288

7.4習題295

參考文獻296

第八章Z和W物理301

8.1W和Z粒子的發現301

8.1.1強子對撞中W粒子的產生和衰變303

8.1.2強子對撞中Z粒子的產生和衰變307

8.2LEP正負電子對撞機上Z0的產生310

8.3電弱可觀測量的高階修正313

8.4LEP對撞機上的lineshape測量318

8.5Z衰變的不可見寬度和中微子代數Nν的測量323

8.6LEP對撞機Z能區的不對稱性測量326

8.6.1前後不對稱性測量327

8.6.2末態費米子的極化不對稱性Apol331

8.6.3初態電子極化的不對稱性測量ALR337

8.7WW對物理339

8.7.1W粒子對的實驗測量342

8.7.2W粒子對產生的反常三規範玻色子耦合344

8.7.3對產生的W粒子的螺旋性351

8.8習題354

參考文獻354

第九章希格斯物理356

9.1標準模型的希格斯物理基礎358

9.2e+e-對撞機上希格斯粒子的產生360

9.3希格斯粒子的衰變363

9.4強子對撞機上希格斯粒子的產生365

9.5LHC上標準模型希格斯粒子的尋找372

9.6LHC上希格斯玻色子耦合的測量384

9.7*小超對稱理論模型MSSM中的希格斯物理簡介388

9.8LHC上超標準模型希格斯玻色子的尋找398

參考文獻401

第十章展望405

10.1大統一的理論模型405

10.2超對稱性粒子的實驗尋找408

10.2.1squark和gluino的尋找412

10.2.2χ±和χ0的尋找418

10.2.3超對稱性輕子的尋找422

10.3未來的直線對撞機項目425

參考文獻428

附錄A度規、狄拉克場和電磁場規範約束433

A.1度規433

A.2狄拉克場434

A.3電磁場的規範約束436

附錄B群論簡介438

附錄C高速粒子運動學450

C.1洛倫茲變換450

C.2洛倫茲變換的快度描寫452

C.3洛倫茲不變的散射振幅與相空間454

C.4反應截面459

C.5一些物理量在實驗室系和質心繫之間的變換關係461

C.6一些過程的截面公式465

C.6.1共振態公式465

C.6.2輕粒子的產生465

C.6.3弱規範玻色子的產生467

C.6.4單舉強子反應468

C.6.5雙光子過程469

C.7習題470

參考文獻470