夸克：基本粒子物理前沿

✍ Scribed by [日]南部阳一郎; 陈宏芳(译)

• Publisher: 中国科学技术大学出版社
• Year: 2013
• Tongue: Chinese
• Leaves: 154
• Series: 国外科技经典与前沿著作译丛
• Category: Library

✦ Synopsis

《国外科技经典与前沿著作译丛·夸克：基本粒子物理前沿》为诺贝尔物理学奖得主南部阳一郎于1985年出版的《Quarks： Frontiers in Elementary Particle Physics》一书的简体中文版。基本粒子物理的目标是发现和研究物质的基本构成成分——基本粒子的性质以及基本粒子间的相互作用。南部先生在《国外科技经典与前沿著作译丛·夸克：基本粒子物理前沿》中尽可能精确、全面地讲解基本粒子物理在20世纪30～80年代中的发展及当时人们的认识，主要向读者呈现物理学家们达到目前的知识所经历的思考过程，而不是惯常地陈列最新知识，希望能为对基本粒子物理发展有兴趣的年轻读者起到引导作用。

南部阳一郎，1921年生于东京。1952年获东京大学科学博士学位。20世纪40年代后期，在量子电动力学初始形成阶段，他是朝永教授的助手。1952年应邀赴普林斯顿高等研究院。1958年成为芝加哥大学的物理学教授，1974～1977年任该大学物理系主任。

南部教授在基本粒子理论的发展中作出了许多重要贡献，其中包括引入自发对称破缺的概念。他曾获得多项奖励，其中有1970年的数学物理海涅曼奖（Dannie Heineman Prize）、1971年的罗伯特·奥本海默奖（J. Robert Oppenheimer Prize）、1978年日本政府的日本文化勋章和1982年美国国家科学奖章。

（南部教授还获得了1985年马克斯·普朗克奖章、1986年国际理论物理中心的狄拉克奖章、1994年美国物理学会的樱井奖（Sakurai Prize），与俄罗斯物理学家维塔利·金兹堡一起获得1994／1995年沃尔夫奖，2005年获富兰克林奖章。2008年10月7日，因发现亚原子物理学中的自发对称性破缺机制，被瑞典皇家科学院授予诺贝尔物理学奖。——译者）

✦ Table of Contents

前言 i
第1章什么是基本粒子 1
1.1一些可能尚没有答案的问题 1
1.2一些不变的东西 2
1.3那是真实的吗 3
第2章夸克与轻子 6
2.1 夸克——还没找到的、非同寻常的基本粒子 6
2.2重粒子、轻粒子与中间质量的粒子 7
2.3粒子有多大 10
2.4从散射实验中学到的东西 10
第3章寻找夸克 13
3.1质子和中子的结构 13
3.2寻找具有分数电荷的粒子 14
第4章各种加速器 17
4.1 自然的奥妙——撞击越强，产生的共振越强 17
4.2加速器的工作原理 18
4.3对撞束——回击的威力 20
第5章汤川理论的诞生 23
5.1由原子到原子核 23
5.2汤川的介子理论 25
5.3相对论量子力学 26
5.4导致“介子”的想法 30
5.5 20世纪30年代 30
第6章新粒子的出现 32
6.1库仑势和汤川势 32
6.2 π介子 34
6.3由两种介子理论到缪子的发现 36
6.4 V粒子激动人心地登场 37
6.5尝试各种办法 39
第7章基本粒子的秩序和守恒定律 41
7.1盖尔曼－中野－西岛法则 41
7.2想法的关键 44
7.3强相互作用与同位旋守恒 45
7.4 π和核子的3－3共振 46
第8章宇称与守恒律 50
8.1宇称是什么 50
8.2宇称不守恒 52
8.3 CP破坏 54
8.4时间反演下所有的自然规律都不变吗 56
第9章强子的复合模型 57
9.1 由基本粒子能推出什么 57
9.2费米和杨的复合模型 57
9.3 在基本粒子物理世界中的“基本”和“复合” 58
9.4坂田模型 60
第10章夸克模型 64
10.1夸克模型和坂田模型有什么不同 64
10.2夸克模型中的重子 65
10.3所预言的Ω-粒子的发现 67
第11章夸克模型的演化 69
11.1夸克组成的复合物 69
11.2与原子核类比 70
11.3夸克有了色和味 72
11.4九夸克模型 72
11.5是否存在带色的强子 73
11.6夸克带整数电荷的可能性 74
11.7意外地出现了J／Ψ粒子 75
第12章粲及其追随者 76
12.1 J／Ψ显现出自然的深奥 76
12.2 J／Ψ粒子的“真正身份” 77
12.3第四种夸克c完成了夸克模型 80
12.4又一次被自然击败 81
12.5至少六种轻子及五种夸克 83
第13章 由弦连在一起的夸克 84
13.1一个悖论 84
13.2强子的弦模型 86
13.3什么是弦 90
第14章什么是部分子 91
14.1强子是“软”的 91
14.2无限小的点粒子 92
14.3费恩曼的“部分子模型” 93
14.4与夸克模型的比较 97
第15章朝永的重整化理论 96
15.1粒子物理正忙于追逐“新现象” 96
15.2量子电动力学 96
15.3无限的“自能” 97
15.4重整化理论——放弃一些东西的行动 99
第16章QCD——量子色动力学 101
16.1 由介子理论到色动力学 101
16.2什么是规范场 101
16.3色的动力学 102
16.4胶子——将夸克粘在一起的“胶” 102
16.5渐近自由 104
16.6威尔逊的“格点理论” 106
第17章对称性的自发破缺 107
17.1什么叫对称性 107
17.2对称性自发破缺 108
17.3对称性自发破缺的遗迹 110
17.4超导性 110
17.5夸克质量的起源 111
第18章弱相互作用的“倾斜”结构 114
18.1上帝的“错误” 114
18.2什么是弱相互作用 115
18.3弱相互作用的规律 116
18.4必定有一个“粲夸克” 117
第19章温伯格－萨拉姆理论 120
19.1超越汤川介子理论 120
19.2 W玻色子 120
19.3弱电统一 124
19.4与超导电性的比较 125
第20章统一场论 127
20.1“三种力”的统一 127
20.2难以置信的能量——但并非完全荒唐可笑 128
20.3爱因斯坦没有完成的梦 129
20.4三种力的统一和粒子的统一 130
第21章大统一的计划 131
21.1终极问题 131
21.2乔治－格拉肖统一理论 132
21.3还有在夸克和轻子下一层次的粒子吗 133
21.4一个令人惊奇的结论——所有的物质都是不稳定的 134
21.5粒子理论与宇宙学的汇合 135
21.6瞬间创造物质和宇宙的秘密 136
术语表 137
索引 140