Landmark Experiments in Twentieth Century Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Trigg, George L.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2011-4

价格:$ 14.63

装帧:

isbn号码:9780486285269

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态物理
• 物理学
• 实验物理学
• 20世纪物理学
• 科学史
• 物理史
• 经典实验
• 物理学研究
• 科学哲学
• 现代物理学
• 教材

好的，这是一本关于二十世纪物理学里程碑式实验的图书简介，重点关注那些对现代物理学基础产生深远影响但不包含《Landmark Experiments in Twentieth Century Physics》这本书中已收录内容的著作。 --- 书名：《破晓之光：二十世纪物理学的理论革命与未尽的探索》 副标题： 从量子场论的兴起到标准模型的构建——一部描绘前沿物理学实验图景的史诗 内容简介 二十世纪，物理学经历了前所未有的剧变。如果说《Landmark Experiments in Twentieth Century Physics》已经详尽地记录了诸如密立根油滴实验、卢瑟福的散射实验以及晶体衍射等奠基性工作，那么本书则将目光投向了那些发生在世纪中后期，尤其是在粒子物理学、凝聚态物理学和宇宙学前沿领域，塑造了我们今日对物质、能量和时空理解的那些关键的、往往是极其复杂的实验突破。 本书旨在填补现有文献中对于特定实验领域叙述的空白，重点剖析那些在特定学科分支中扮演了“转折点”角色的实验设计、执行过程及其深远的理论意义。我们不重复那些被广泛收录的、关于早期量子力学基础的实验，而是深入探讨如何通过技术革新，使得对微观世界和极端条件下的宏观现象的探索成为可能。 第一部分：高能物理的深化——超越标准模型的幽灵 在标准模型（Standard Model）的框架被确立后，物理学家们并未止步。本书将细致考察那些旨在检验或挑战标准模型的关键实验。其中一个重要章节将聚焦于中微子物理学的重大进展。虽然早期对中微子的探测有所提及，但本书着重分析的是中微子振荡现象的精确测量。这涉及到Super-Kamiokande等大型地下探测器如何捕捉到太阳中微子或大气中微子在不同味态间的转化，从而无可辩驳地证明了中微子具有静止质量——一个标准模型在最初形式中并未预见的性质。我们将详细解析这些实验背后的粒子输运模型和背景噪声抑制技术，这些技术本身就是实验物理学的巨大成就。 紧接着，我们将转向夸克-胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma, QGP）的产生和探测。RHIC（相对论性重离子对撞机）和LHC（大型强子对撞机）的实验，如STAR和ALICE，它们的设置和目标与对质子-质子对撞的常规实验有着本质的区别。本书将深入描述如何通过高能重离子（如金核或铅核）的碰撞，短暂地在实验室中“重现”宇宙大爆炸后极早期（微秒级）的物质状态。我们将详细阐述量能器（Calorimeters）和漂移室（Drift Chambers）在识别喷注（Jets）的“淬灭”现象（Jet Quenching）中扮演的角色，这为强相互作用理论（QCD）提供了最直接的动力学证据。 第二部分：凝聚态物理的微观疆界——拓扑与新奇物质态 二十世纪后半叶，凝聚态物理学从对简单晶格的描述，转向了对复杂相互作用系统中涌现特性的探索。本书将跳过经典的超导转变点测量，转而聚焦于分数霍尔效应（Fractional Quantum Hall Effect, FQHE）的实验验证。这一现象，特别是对 $v=1/3$ 态的观测，标志着“任意子”（Anyons）这一非传统准粒子的诞生。我们将探讨如何通过极端纯净的二维电子气系统（如异质结结构）和极低温、强磁场条件，精确测量输运中的非整数量子化电导，这要求极高的测量精度，并涉及到先进的锁相放大技术。 另一个关键领域是拓扑绝缘体（Topological Insulators, TIs）的实验识别。在理论预言数十年后，如何通过实验手段（如角分辨光电子能谱，ARPES）确认其表面态是受时间反演对称性保护的、具有狄拉克锥特征的导电态，是近二十年来的重大挑战。本书将详细梳理从Bi$_{2}$Se$_{3}$等材料的制备，到如何利用ARPES确定费米面附近的拓扑表面态，以及如何区分真正的拓扑边界态和表面杂质效应的实验哲学。 第三部分：引力与宇宙学的精确测量——时空结构的揭示 虽然爱因斯坦的广义相对论在世纪初已确立，但对其预测的精确检验大多发生在后半叶。本书将重点描述脉冲星计时阵列（Pulsar Timing Arrays, PTA）在低频引力波探测中的进展。这与LIGO/Virgo侧重的高频引力波不同，PTA依赖于数十年如一日地监测银河系内数十颗毫秒脉冲星的到达时间。我们将剖析如何利用这些天然的“时钟”来搜索超大质量黑洞合并产生的长波引力波背景，以及其中的关键挑战，如星际介质的色散校正和地球时间标准的精确同步。 最后，我们将探讨宇宙微波背景（CMB）的偏振测量，特别是$B$模式的搜寻。虽然CMB的温度各向异性已被充分研究，但对原初引力波留下的$B$模式偏振信号的探测，被视为直接观测宇宙暴胀（Inflation）的“圣杯”。本书将分析Planck卫星和地面实验（如BICEP/Keck阵列）在设计上如何应对来自星际尘埃辐射这一强大且难以去除的背景噪音，以及实现如此高灵敏度测量的仪器工程学难度。 总结 《破晓之光》力求提供一个深入、技术驱动的视角，聚焦于那些在二十世纪后半叶至本世纪初，通过精密的仪器和大胆的实验设计，拓展了我们对物质世界和宇宙结构理解的具体实验案例。它不是对基础理论的综述，而是对将理论转化为可量化、可验证的物理事实的工程与科学壮举的致敬。本书面向对前沿实验技术和特定物理学分支有深入了解的读者，是了解现代物理学如何通过“做实验”来不断自我修正和超越的理想读物。

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