Physics with Tau Leptons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Stahl, A.

出品人:

页数:315

译者:

出版时间:

价格:$ 349.17

装帧:HRD

isbn号码:9783540662679

丛书系列:

图书标签:

• 粒子物理学
• 标准模型
• τ轻子
• 衰变
• 探测器
• 高能物理
• 量子场论
• 费曼规则
• 希格斯物理
• 电弱相互作用

好的，这是一本名为《宇宙的几何与物质的本源》的图书简介，该书聚焦于现代物理学的两大支柱——广义相对论与标准模型，探讨它们在描述宇宙宏观结构和微观粒子行为方面的深刻联系与潜在矛盾，旨在为读者构建一个全面而富有洞察力的现代物理学图景。 --- 宇宙的几何与物质的本源：从时空结构到基本粒子 图书简介 《宇宙的几何与物质的本源》并非一部教科书，而是一次对我们当前物理学认知边界的深度探索之旅。本书旨在解析支配我们宇宙运行的两大理论框架——描述引力的广义相对论（General Relativity, GR）和描述基本粒子相互作用的标准模型（Standard Model, SM）——它们如何共同描绘了一个既宏大又精微的物理实在。我们将着重探讨这些理论的数学优雅性、实验验证的辉煌成就，以及它们在面对宇宙学和粒子物理学前沿问题时所暴露出的深刻张力。 本书将以一种兼顾严谨性与可读性的方式，引导读者深入理解这些概念，而不必依赖于繁复的纯数学推导。我们将通过概念的剖析、历史的脉络梳理以及对关键实验证据的阐释，来揭示现代物理学的核心困境与未来方向。 第一部分：时空的织物——广义相对论的几何叙事 在本书的开篇，我们将从艾尔伯特·爱因斯坦的革命性理论——广义相对论（GR）——开始。GR将引力从一种“力”的概念提升为时空本身的几何属性。 时空弯曲的几何学基础： 我们将详述黎曼几何在描述弯曲时空中的作用。通过对测地线、曲率张量（特别是里奇张量和里奇标量）的直观解释，读者将理解为什么行星绕太阳运动，以及光线在强引力场中会发生偏折。本书将深入探讨爱因斯坦场方程 $R_{mu u} - frac{1}{2} R g_{mu u} = frac{8 pi G}{c^4} T_{mu u}$ 的物理含义，强调物质和能量（右侧的应力-能量张量 $T_{mu u}$）如何决定时空的几何结构（左侧的爱因斯坦张量）。 宇宙学的尺度： 广义相对论是理解宇宙学的基础。我们将审视弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，它构成了标准宇宙学模型（Lambda-CDM 模型）的几何骨架。本书将追溯哈勃膨胀的发现，并详细分析宇宙微波背景辐射（CMB）的意义，它不仅是宇宙大爆炸理论的有力证据，也是对早期宇宙物质和能量密度分布的快照。 极端引力现象： 我们将把目光投向GR的极限预测：黑洞。从史瓦西解到克尔解，我们将剖析事件视界、奇点的物理意义，以及对黑洞信息悖论的早期讨论。此外，引力波天文学的兴起，特别是 LIGO/Virgo 探测器对双黑洞合并的观测，将作为我们理解动态时空几何的最直接证据，被详细阐述。 第二部分：物质的乐高积木——标准模型的粒子景观 随后，我们将转向微观世界，审视描述除引力外所有基本相互作用（强核力、弱核力和电磁力）的——标准模型。 对称性的力量： 标准模型建立在规范场论（Gauge Theory）的严格数学框架之上，其核心是内在的对称性原理。本书将聚焦于 $SU(3) imes SU(2) imes U(1)$ 这个对称群的结构，解释它如何必然地预言了三种力的存在以及相应规范玻色子的出现。 费米子与玻色子： 我们将系统地介绍构成物质的基本单元——夸克和轻子（如电子、中微子），以及传递相互作用的玻色子（光子、W和Z玻色子、胶子）。重点将放在强相互作用的奥秘——量子色动力学（QCD）。我们将讨论夸克禁闭（Confinement）和渐近自由（Asymptotic Freedom）这两个关键特性，理解为什么我们无法观测到孤立的夸克。 质量的起源： 标准模型最伟大的胜利之一是希格斯机制的引入。我们将详细解析这个机制如何通过与希格斯场的自发对称性破缺耦合，赋予规范玻色子（W和Z）以及费米子以质量，同时保持理论的规范不变性。对2012年希格斯玻色子发现的实验背景和意义，也将进行深入的探讨。 第三部分：碰撞与张力——两大理论的鸿沟 现代物理学的魅力在于其尚未解决的问题。本书的第三部分将专门探讨广义相对论和标准模型在描述宇宙现象时产生的根本性冲突，这些冲突预示着更深层次的物理学理论等待着被发现。 量子引力的需求： 当我们将引力量子化，试图将其纳入到标准模型的框架中时，理论会在高能点（如普朗克尺度）变得不可重整化。本书将阐述为什么在黑洞奇点或宇宙大爆炸的最初瞬间，GR的经典描述必然失效，需要一个量子的引力理论来统一描述。我们将简要介绍弦论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）等前沿研究思路，但着重分析它们面临的实验检验困境。 暗物质与暗能量的谜团： 宇宙学观测（如星系旋转曲线和宇宙加速膨胀）无可辩驳地指向了标准模型之外的物质和能量形式——暗物质和暗能量。我们将分析对标准模型粒子（如WIMPs或轴子）的直接和间接探测实验，以及暗能量（通常由宇宙学常数 $Lambda$ 代表）在爱因斯坦场方程中的作用，突出目前的模型是如何不完整地描述了宇宙总能量密度的95%以上。 中微子的质量问题： 标准模型最初预测中微子是没有质量的。然而，中微子振荡实验的成功证明它们具有微小的质量，这直接要求对标准模型进行扩展（例如引入惰性中微子或考察马约拉纳费米子）。我们将探讨这些修正如何暗示了比标准模型更深层次的对称性。 结语：迈向下一阶段的物理学 《宇宙的几何与物质的本源》的最后部分将展望未来。我们不仅要理解现有理论的辉煌成就，更要拥抱它们所揭示的无知领域。从更高维度的空间探索到对基础常数稳定性的探究，本书旨在激发读者对物理学前沿挑战的热情，认识到我们对宇宙终极真理的探寻才刚刚开始。 本书适合所有对现代物理学有浓厚兴趣，希望超越科普表面，深入理解广义相对论和粒子物理学核心思想的读者。它提供了一种结构化的视角，帮助读者在宏观的宇宙几何与微观的粒子构成之间架起一座理解的桥梁。

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