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出版者:总编合作部

作者:物理学名词审定委员会 编

出品人:

页数:479

译者:

出版时间:1997-2

价格:56.00元

装帧:

isbn号码:9787030058270

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好的，这是一份关于《天体物理学前沿：宇宙演化与暗物质探测》的图书简介，内容翔实，旨在介绍一本与您提到的《物理学名词1996》主题和内容完全不同的著作。 --- 天体物理学前沿：宇宙演化与暗物质探测 导言：探索未知疆域 《天体物理学前沿：宇宙演化与暗物质探测》并非一部基础物理学或特定年份名词汇编的著作，而是聚焦于21世纪初以来天体物理学和宇宙学领域最激动人心、最具挑战性的研究方向。本书汇集了当代顶尖科学家对宇宙宏观结构、基本粒子性质以及暗物质和暗能量本质的最新洞察与理论建模。全书结构严谨，内容覆盖从理论框架构建到前沿实验观测的广阔图景，旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个深入理解当代宇宙学挑战的窗口。 第一部分：现代宇宙学的基石与挑战 本部分旨在回顾和梳理支撑现代宇宙学大厦的关键观测证据，并深入剖析现有“ΛCDM”（Lambda Cold Dark Matter）模型所面临的内在和外在的理论压力。 第一章：宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构 本章详尽介绍了普朗克（Planck）和WMAP等卫星任务获取的CMB全天图谱的最新分析结果。重点讨论了： 温度和极化谱的精确测量： 对早期宇宙等离子体复合时期密度的约束，以及如何通过重子声学振荡（BAO）信号来推算哈勃常数。 极化模式的解码： 特别关注E模（偶极子）和B模（旋度）极化。B模的发现，特别是如果能证实其来源于原初引力波（Inflationary Gravitational Waves），将是检验暴胀理论的关键证据。本章将对比不同暴胀模型对B模强度的预测差异。 “冷点”与“热斑”的争议： 探讨CMB各向异性中某些显著的低多极矩异常信号，它们是否指向宇宙学原理的局限性，或是观测仪器误差的反映。 第二章：大尺度结构的形成与演化 本章深入探讨了物质如何在引力作用下，从早期宇宙的近乎均匀状态，演化为今日我们所见的星系团、纤维状结构和巨大的空洞。 物质功率谱与增长函数： 详细阐述了如何利用星系红移巡天数据（如Sloan Digital Sky Survey, SDSS）来重建物质的二维和三维功率谱。探讨了标准模型如何成功预测这些结构的形成，以及在小尺度上模型与观测之间的“小尺度危机”。 星系团的动力学： 通过对星系团碰撞（如“子弹星系团”）的X射线和引力透镜分析，展示暗物质在局部结构中的分布特征。 宇宙网的拓扑学分析： 介绍利用拓扑数据分析（TDA）来量化宇宙网的“网状度”、“墙状度”和“空洞度”，为检验暗物质的冷性提供了新的几何学指标。 第三章：暗能量的性质与检验 暗能量作为驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，是本部分的核心议题之一。 广义相对论的检验： 在宇宙学尺度上，检验爱因斯坦场方程的有效性。本书详细分析了对“标准宇宙学常数”（Λ）的替代模型，例如$w eq -1$的标量-张量理论（如Quintessence模型）。 联合约束分析： 整合BAO、超新星（Type Ia Supernovae, SN Ia）以及CMB数据，构建$w(z)$演化历史的参数空间图，寻找偏离宇宙常数的任何证据。 几何学约束的局限性： 讨论不同探针（如BAO的距离尺度和SN Ia的亮度标尺）在测量宇宙膨胀历史中可能存在的系统误差和相互依赖性。 第二部分：暗物质的粒子物理学探究 本书的第二部分将焦点从宇宙学的宏观视角转向了暗物质的微观本质，探讨了当前全球最前沿的实验和理论搜索工作。 第四章：候选粒子模型与参数空间 本章系统梳理了当前主流的暗物质候选者，并分析了理论模型对实验可探测性的预测。 弱相互作用大质量粒子（WIMP）： 深入探讨了超对称（SUSY）模型（如MSSM）中轻子质量超子的预测，并计算了其在标准碰撞截面下的产生率。 轴子（Axion）系统： 详细介绍了轴子如何解决强CP问题，并分析了针对不同质量范围的轴子搜索策略（如利用强磁场）。 新颖的低质量暗物质： 讨论了“暗光子”（Dark Photons）和“隐秘扇区”（Hidden Sector）理论，它们可能以极弱的耦合方式与标准模型物质相互作用。 第五章：直接和间接探测技术的高级应用 本书详述了当前正在运行和计划中的关键实验的物理原理和最新结果。 直接探测器的信噪比优化： 重点分析了液氙探测器（如XENONnT, LZ）如何通过背景抑制和更深的地下屏蔽来降低阈值，以探测极低质量WIMP。本书深入讲解了对慢（Slow）和快（Fast）背景事件的波形分析技术。 间接探测的伽马射线与反物质信号： 分析了费米-伽马射线空间望远镜和AMS-02实验的数据。重点关注银河系中心不寻常的伽马射线过量，以及如何区分其来源（暗物质湮灭、脉冲星等）。 重力透镜对微弱信号的放大效应： 讨论了如何利用星系团和星系尺度的引力透镜效应来探测低质量、非热分布的暗物质（如原初黑洞）。 第六章：粒子加速器对暗物质的产生探索 本章着眼于高能物理设施，特别是大型强子对撞机（LHC）在寻找“缺失能量”事件方面的努力。 重子对撞中的暗物质特征： 讲解了在$ ext{pp}$碰撞中，如果暗物质粒子不参与强相互作用，它们将表现为高横向动量（$p_T$）的单射出（Mono-X）事件，并详细分析了如何重建出射的单光子、单胶子或单顶夸克与“不可见”横向能量（$E_T^{ ext{miss}}$）的关联。 LHC运行参数对搜索的影响： 讨论了未来高亮度、高能对撞运行（如HL-LHC）将如何拓宽对质量和耦合常数的搜索范围。 结论：通往新物理学的未来路线图 本书最后一部分对当前研究的局限性进行了批判性回顾，并展望了未来十年内，多信使天文学（引力波与电磁波协同观测）和下一代大型地面望远镜（如欧几里得、薇拉·鲁宾天文台）将如何重塑我们对宇宙的认知。本书强调，解决暗物质和暗能量之谜，需要理论物理、高能粒子物理和天文学观测的深度融合与协同发展。 ---

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的标题字体，散发着一种经典而又严肃的气息，让人一上手就知道这不是一本可以随意翻阅的休闲读物。纸张的质感也非常好，厚实而又不失韧性，油墨的印刷清晰锐利，即便是最小的符号和图表也纤毫毕现。初次翻阅时，我立刻被其详尽的索引系统所吸引，它不仅仅是简单的字母排序，更像是构建了一张庞大的知识网络，任何一个晦涩的概念都能迅速定位到相关的解释和延伸阅读，这对于一个需要频繁查阅专业术语的研究者来说，简直是效率的巨大提升。我特别留意了其中关于量子场论部分术语的编排方式，它似乎在平衡术语的覆盖广度和解释的深度之间找到了一个绝妙的平衡点，既有基础的定义，也融入了当时（1996年）最新的发展方向的影子，这让这本书立刻从一本简单的工具书，升华为一部具有时代印记的学术参考资料。整体而言，从物理层面上讲，这本书的外观和结构设计本身，就体现了对知识的尊重和对读者的体贴。

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我花了整整一个下午的时间，沉浸在其中对“对称性破缺”这一核心概念的系统阐述中。不同于大学教材那种为了教学进度而进行的简化处理，这里的解释充满了数学上的严谨性和物理图像的直观性。它没有直接跳到复杂的拉格朗日量，而是从更基础的势能曲面演化开始，一步步引导读者理解自发对称性破缺是如何在统计物理的框架下自然涌现的。更令人赞叹的是，它在解释过程中穿插引用了当时诺贝尔奖级别的研究成果，使得读者能够清晰地看到理论是如何从抽象猜想到实验验证的整个脉络。我尤其欣赏作者在定义“规范不变性”时所采用的类比手法，那种将抽象的数学要求转化为具体物理约束的过程，对于我这样试图在纯数学和实际应用之间架起桥梁的读者来说，提供了极大的帮助。这本书的深度和广度，绝非市面上那些走马观花的词典所能比拟，它更像是一位经验丰富的老教授，在你耳边耐心地为你剖析每一个细微的物理内涵。

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这本书的排版风格，坦率地说，有些“复古”，但这种复古反而带来了一种独特的学术沉静感。大量的公式和符号占据了版面，但行间距和字体字号的搭配却经过了精心的设计，保证了长时间阅读的舒适性，这在如今追求“轻量化”阅读体验的时代，显得尤为难得。我注意到，对于那些需要跨学科理解的术语，例如涉及到热力学和统计力学交叉点的概念，它会巧妙地使用脚注来提供简要的背景知识补充，而不是打断主体的论述流程。这种对阅读体验的细致考量，表明编纂者深刻理解科研人员在快速信息检索与深度学习之间的矛盾需求。例如，当解释“涨落”这个概念时，它没有仅仅给出布朗运动的定义，而是细致区分了微观涨落与宏观平均行为之间的差异，并明确指出了在不同物理模型中处理这些涨落的常用数学工具。这种层次分明的处理方式，无疑提高了工具书的工具价值。

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这本书的价值，对于一个在理论物理领域摸爬滚打多年的专业人士来说，更体现在其细节的精确性和术语演变的记录上。例如，关于“虚粒子”的解释，它并没有停留在费曼图的表层描绘，而是深入到路径积分的视角，并解释了为什么在某些高能散射过程中，引入虚粒子作为中间态是计算的有效手段，而不是对物理实在的直接描述。这种深入骨髓的理解贯穿全书。此外，作为1996年的出版物，它对当时一些新兴的、尚未完全成熟的交叉学科术语的收录和定义，非常具有史料价值。例如，对于某些早期量子信息理论中的概念，其描述的措辞和侧重点，与现在主流的定义存在微妙的差异，通过比对，可以清晰地看到该领域在过去几十年间的理论迭代和概念清晰化的过程。这本书不仅仅是一个词汇表，更像是一部微缩的、关于特定时期物理学思想侧重的编年史。

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当我对比其他工具书时，这本书在对“实验观测”和“理论模型”之间关联的处理上，显得更为成熟和负责任。它不会将某一理论模型视为终极真理，而是会明确指出该模型适用的物理条件范围，以及它在解释特定实验现象时的局限性。比如，在涉及凝聚态物理中对“相变”的描述时，它不仅列举了朗道理论，还非常恰当地加入了重整化群思想的初步介绍，尽管篇幅有限，但为后续的深入学习指明了方向。这种“前瞻性”的引导，远超了一般名词解释的范畴，它仿佛在告诫读者：物理学是一个动态发展的领域，今天的精确定义，或许就是明天的近似。这种严谨的学术态度，尤其体现在对一些历史遗留争议性术语的处理上，作者往往会并列展示不同学派的观点，而非武断地采用主流观点，体现了极高的学术包容性。

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