Models of the Atomic Nucleus pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Norman D. Cook

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2006-02-10

价格:USD 119.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540285694

丛书系列:

图书标签:

• 核物理
• 原子核结构
• 核模型
• 量子力学
• 核反应
• 放射性
• 核谱学
• 粒子物理
• 核天体物理
• 核数据

宇宙深处的宏伟构架：深入探索恒星的生命与死亡 本书以一种兼具理论深度与叙事张力的笔触，带领读者穿越浩瀚的宇宙时空，聚焦于宇宙中最基本、也最壮观的结构——恒星的完整生命周期及其演化命运。我们摒弃对原子内部微观结构的细致描摹，转而将视野投向数十亿光年之外，探究那些在引力、核聚变与量子隧穿效应共同作用下，塑造了我们所见一切物质基础的巨大等离子体球。 全书分为五大部分，层层递进，构建了一幅从恒星诞生到最终归宿的完整宇宙画卷。 第一部分：星际介质与恒星摇篮的形成 本部分首先建立起恒星诞生的宏观背景——星际介质（ISM）的物理化学性质。我们详细考察了冷分子云的结构、湍流效应如何影响气体塌缩的效率，以及磁场在阻碍或引导初始引力不稳定性中所扮演的关键角色。 我们深入分析了普朗克密度不稳定性（Jeans Instability）在宏观尺度上如何引发初始引力塌缩。随后，重点转向年轻恒星天体（YSO）的形成阶段，包括原恒星（Protostar）阶段的吸积盘动力学、双极性喷流（Bipolar Outflows）的机制及其对周围包层物质的清除作用。我们将考察赫氏演化轨迹（H-R Diagram上的初始路径），探讨不同质量恒星在这一阶段的能量输运方式，从最初的引力收缩能到后续的核聚变启动。对于低质量天体，我们将详细论述褐矮星（Brown Dwarfs）作为“失败的恒星”的独特物理状态，以及其内部的简并压力平衡。 第二部分：主序星的持久平衡与能量引擎 恒星生命中最漫长、也最稳定的阶段——主序星阶段，是本书的第二核心。我们详细解析了恒星核心的极端物理条件，特别是温度和密度的精确数值，以及它们如何决定核聚变反应的类型。 对于质量小于太阳的恒星，我们重点剖析了质子-质子链（p-p Chain）的反应路径、速率限制步骤以及由此产生的能量释放机制。对于质量较大的恒星，则需要深入探讨碳氮氧循环（CNO Cycle）作为主要能量来源的动力学，包括中间产物（如氮和氧的同位素）的丰度变化与循环的稳态条件。 此外，本部分投入大量篇幅讨论了能量的有效输运。我们将对比辐射（Photon Diffusion）和对流（Convection）在恒星内部的适用性。通过详细的结构方程（如流体静力平衡方程、能量传输方程），我们展示了恒星结构如何通过调节温度梯度来维持内部的动态平衡，并探讨了恒星磁场对内部对流区的扭曲与反馈作用。我们还将分析恒星光度与质量、半径之间的经验关系（如质量-光度关系）的理论基础。 第三部分：主序后演化与核心的巨变 当核心的氢燃料耗尽，恒星的内部结构将发生根本性的改变，预示着其生命的转折点。对于太阳质量级别的恒星，我们将详述“红巨星分支”（Red Giant Branch, RGB）的膨胀机制：核心的氦灰烬塌缩引发的壳层氢聚变，如何向外层星包层输送巨大的能量，导致恒星半径的急剧膨胀。我们将探讨氦闪（Helium Flash）的触发条件及其在简并核心中的独特行为。 对于更重质量的恒星，其演化路径更为复杂。我们会详细描述“红超巨星”（Red Supergiant）阶段，此时核心可能已经开始燃烧氦，形成稳定的碳氧核心。本部分还将引入对流区与辐射区的交替变化，特别是“侵蚀”过程（Dredge-up），解释了恒星表面元素丰度的显著变化，这是我们观察到的古老恒星光谱的重要特征。 第四部分：恒星的终极命运：白矮星、中子星与黑洞 恒星的最终归宿完全取决于其初始质量，这是恒星演化理论中最引人入胜的部分。 低质量恒星的终结（太阳质量级别）： 详细阐述了行星状星云（Planetary Nebula）的形成过程，包括慢速和快速星风的相互作用如何塑造出复杂多样的几何结构。随后，核心残留物——白矮星（White Dwarf）的物理状态被深入分析，重点在于泡利不相容原理对电子简并压力的支撑机制，以及钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit）的物理意义。 大质量恒星的灾难性终结： 对于质量超过8倍太阳质量的恒星，我们将聚焦于铁核的形成及其灾难性的后果。我们详尽描述了核心坍缩（Core Collapse）的各个阶段：光致蜕变、电子俘获，以及最终导致超新星爆发（Type II Supernova）的震荡波反弹机制。我们将分析中子星（Neutron Star）的内部结构，探讨核物质方程的状态（Equation of State）的限制，以及磁场、快速自转如何使之表现为脉冲星（Pulsar）。 极端的界限： 最后，我们将探讨当中子星质量超过奥本海默-沃尔科夫极限（Oppenheimer-Volkoff Limit）时，引力将如何战胜一切已知的内部压力，形成时空结构的奇点——黑洞（Black Hole）。本部分将运用广义相对论的基本概念，描述事件视界（Event Horizon）的形成与性质，而不涉及量子引力效应。 第五部分：宇宙中的元素工厂：恒星演化与化学丰度的关系 本书的收尾部分将从天体物理学的角度回归化学。我们将全面梳理恒星生命周期中发生的各种核合成过程，将它们与宇宙元素的起源联系起来。 慢中子捕获过程（s-process）与快中子捕获过程（r-process）： 我们会明确区分这两种过程发生的物理环境——s-过程主要发生在渐近巨星分支（AGB）星，而r-过程则被认为与超新星爆发或中子星并合相关。通过对宇宙中重元素（如金、铂）丰度的观察，我们将推导不同恒星事件对元素播散的贡献率。 遗迹的遗产： 最后，我们将总结不同恒星遗迹（白矮星、中子星、黑洞）如何成为下一代恒星形成的原材料，以及它们对星系演化和环境化学组成的长期影响。本书旨在展示，恒星的生与死，构成了我们理解宇宙物质基础和结构演变的唯一完整叙事线索。

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