Fundamentals of Nuclear Models pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Rowe, David J./ Wood, John L.

出品人:

页数:676

译者:

出版时间:2010-3

价格:542.00元

装帧:Pap

isbn号码:9789812569561

丛书系列:

图书标签:

• 核物理
• 核模型
• 原子核结构
• 量子力学
• 核反应
• 放射性衰变
• 核天体物理
• 核武器
• 粒子物理
• 核工程

现代天体物理学：从宇宙大爆炸到星系演化 本书简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代天体物理学概览，聚焦于我们对宇宙起源、结构、演化以及其中基本物理过程的理解。全书内容涵盖了从宇宙学基础理论到最前沿的观测发现，力求将复杂的物理概念以清晰、严谨且富有洞察力的方式呈现给物理学、天文学专业学生以及对宇宙奥秘抱有浓厚兴趣的科研人员。 第一部分：宇宙学的基石 本部分将读者带入现代宇宙学的核心领域，构建理解我们所处宇宙的基本框架。 第一章：时空与引力：广义相对论的回顾与应用 我们将从爱因斯坦的广义相对论（GR）出发，作为描述大尺度结构和引力现象的理论基础。本章将详细阐述黎曼几何的基础，爱因斯坦场方程的数学形式及其在不同背景下的简化。我们将重点探讨静态球对称解（如史瓦西解），理解黑洞的事件视界、奇点结构，并引入克尔度规来描述旋转黑洞。此外，本章还将讨论引力波的产生机制、传播特性，并回顾LIGO/Virgo观测对GR的最新验证。对宇宙学度规——FLRW（Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker）度规的推导和分析是本章的核心，它为后续的宇宙膨胀模型奠定了数学基础。 第二章：标准宇宙学模型 ($Lambda$CDM) 的建立与检验 本章深入剖析了目前最成功的宇宙学模型——Lambda冷暗物质 ($Lambda$CDM) 模型。我们将从弗里德曼方程（Friedmann Equations）出发，推导出宇宙膨胀的动力学方程，并详细分析物质（尘埃、辐射）、暗物质和暗能量在不同宇宙时期（辐射主导、物质主导、暗能量主导）的能量密度演化。本书将详尽介绍支持该模型的关键观测证据： 宇宙微波背景辐射 (CMB)： 对黑体谱的精确测量、温度涨落的各向异性（偶极子、单极子、高阶多极矩）。我们将深入分析CMB功率谱，解释声子峰（Baryon Acoustic Oscillations, BAO）的物理起源，以及它们如何被用来测量宇宙的几何结构和膨胀历史。 大尺度结构 (LSS) 与星系红移巡天： 讨论物质在引力作用下的线性与非线性增长，如何利用星系团和星系团的分布来约束暗物质的性质和哈勃常数。 超新星Ia（Type Ia Supernovae）： 分析其作为标准烛光的物理机制，以及利用其光变曲线来测量宇宙加速膨胀的证据，即暗能量的存在。 第三部分：早期宇宙的物理学 本部分将时间倒转，探索宇宙诞生之初的极端条件和关键物理事件。 第三章：暴胀理论与初期扰动 本章详细探讨了暴胀（Inflation）理论，用以解决标准大爆炸模型的视界问题、平坦性问题和磁单极子问题。我们将分析暴胀势能的动力学，标量场（Inflaton）的演化，并推导出暴胀结束时在宇宙中留下的初始密度扰动的谱。重点将放在量子涨落如何被拉伸到宇宙尺度，成为未来星系形成的“种子”。本书将分析准标量谱指数 ($n_s$) 和张量-标量比 ($r$) 等关键参数，以及它们在CMB B模极化测量中的重要性。 第四章：核合成与轻元素丰度 我们将探讨大爆炸核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN），这是理解宇宙中轻元素（氢、氦、锂）相对丰度的关键窗口。本章分析了宇宙温度和密度降至特定阈值时，质子和中子的结合过程，以及氘的形成瓶颈。计算结果与观测到的$^4 ext{He}$质量丰度（约24%）和氘的丰度精确匹配，为大爆炸模型提供了强有力的定量支持。同时，我们将讨论BBN对中微子自由度的约束。 第四章：宇宙的退耦与透明化 本章描述了宇宙从早期不透明的等离子体状态转变为今日透明状态的过程。重点讨论复合（Recombination）时期（约38万年），电子和质子结合形成中性原子，导致光子与物质的退耦，形成我们今天观测到的CMB。我们将分析复合过程中的萨哈效应（Saha Equation）和最后的散射面（Last Scattering Surface）的物理意义。 第三部分：物质的形成与演化 在宇宙冷却后，物质开始聚集形成我们今天所见的结构。本部分关注暗物质和重子物质在引力作用下的结构形成。 第五章：暗物质：性质与间接证据 本书将暗物质视为结构形成的主导因素。我们首先回顾了对暗物质存在的观测证据：星系旋转曲线、星系团的维里尔定理应用、引力透镜效应（强透镜与弱透镜）。随后，我们将讨论冷暗物质（CDM）的特性，并分析候选粒子（如WIMPs、轴子）的理论框架和当前实验（如直接探测、间接探测、加速器实验）的进展。本书将探讨暗物质在宇宙网（Cosmic Web）形成中的主导作用。 第六章：星系的形成与演化 本章聚焦于结构形成的层次性模型——从微小的暗物质晕（Dark Matter Halos）开始，通过冷却和吸积过程，形成第一代恒星和星系。我们将讨论： 恒星形成物理学： 气体云的引力不稳定性、角动量与盘的形成。 星系形态学： 解释旋涡星系、椭圆星系及其形成路径。 星系合并与演化： 探讨并合事件如何驱动星系性质（如红移、颜色、星系形成率）的变化，以及星系生命周期中的反馈机制（如恒星爆发、活动星系核喷流）对周围环境的调控作用。 第七章：活动星系核 (AGN) 与超大质量黑洞 我们将深入研究位于星系中心、由吸积物质驱动的极端高能现象——活动星系核。本章阐述了吸积盘的辐射机制、相对论性喷流的产生与准直，并探讨了超大质量黑洞（SMBHs）与宿主星系演化之间的共生关系（$M-sigma$关系）。 第四部分：极端天体物理与前沿课题 本部分涵盖了宇宙中最高能的现象以及当前天体物理研究的前沿方向。 第八章：引力波天文学的黎明 本书将引力波天文学视为理解强引力场物理的全新窗口。我们将详细分析双黑洞并合、双中子星并合产生的引力波信号特征（如啁啾信号），并结合多信使天文学，讨论GW170817事件如何同时提供了引力波、电磁波（千新星）乃至中微子信号，从而验证了快中子星物质的性质和金、铂等重元素的起源（r-过程）。 第九章：暗能量的本质与未来观测 暗能量是当前物理学最大的谜团之一。本章将系统回顾支持加速膨胀的观测数据，并探讨主要的理论模型，包括宇宙学常数 ($Lambda$)、 क्विंटessence（第五种基本力）模型，以及对广义相对论本身进行修改的理论（如 $f(R)$ 引力）。本书将介绍未来大型巡天项目（如DESI, Euclid, LSST）如何通过更精确的BAO测量、星系计数和弱引力透镜来区分这些暗能量模型。 第十章：宇宙学的终局 最后，本章将基于不同的暗能量方程状态参数 ($w$)，探讨宇宙可能的长期命运：热寂（Heat Death）、大撕裂（Big Rip）或大挤压（Big Crunch）。本书将总结当前观测对未来场景的偏好，并展望下一代实验将如何进一步收紧对这些参数的限制。 本书特色： 本书强调理论推导的严谨性和与观测数据的紧密结合。每章末尾均包含精选的习题，旨在巩固读者的理论理解和解决实际问题的能力。全书配备了大量图表，清晰展示了复杂的物理过程和观测结果，是天体物理学研究生和资深研究人员的理想参考读物。

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