Intersubband Transitions In Quantum Structures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:McGraw-Hill

作者:Paiella, Roberto

出品人:

页数:431

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780071457927

丛书系列:

图书标签:

量子结构
intersubband跃迁
半导体物理
量子光学
能带结构
材料科学
纳米结构
光谱学
电子学
固态物理

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具体描述

Advances in epitaxial growth and nanofabrication technology in the past several years have made it possible to engineer sophisticated semiconductor quantum devices with unprecedented control of their electronic and optical properties. A particularly important class of such devices is based on intersubband transitions, i.e. optical transitions between quantized electronic states in semiconductor heterostructures. Most notably, mid-infrared quantum-well infrared photodetectors (QWIPs) and quantum cascade lasers nowadays offer superior performance for applications such as thermal imaging, spectroscopy, and biochemical sensing, and have recently become commercially available. Intersubband devices also have the potential for a revolutionary impact in the fields of silicon photonics, terahertz sensing, and ultra-high-bandwidth fiber-optic communications, and extensive research is ongoing to fulfill this promise. Joined by an international group of world experts, Paiella describes the basic device physics and applications of intersubband transitions, as well as the more recent and important developments in this exciting area of semiconductor nanotechnology.

好的，以下是一本关于中微子物理学前沿进展与实验技术的图书简介，内容详尽，力求自然流畅，不含您提供的原书信息：书名：《幽灵粒子的深邃回响：中微子物理学前沿探索与实验技术革新》 —— 跨越标准模型的边界，洞察宇宙演化的基石导言：宇宙的未解之谜与中微子的召唤自20世纪初被设想以来，中微子——这种几乎不与物质发生相互作用的轻子——便如同幽灵般盘旋在粒子物理学的核心。它们的存在不仅解释了放射性衰变中的能量守恒，更成为了连接微观量子世界与宏大宇宙演化的关键桥梁。进入21世纪，随着对中微子三种“味”之间振荡现象的深入确认，我们已经站立在一个全新的物理学前沿：标准模型（Standard Model, SM）的局限性日益显现，而中微子无疑是揭示新物理（New Physics, NP）的最有力探针之一。本书《幽灵粒子的深邃回响：中微子物理学前沿探索与实验技术革新》旨在为物理学研究者、高年级本科生及研究生提供一份全面、深入且极具前瞻性的综述。它系统梳理了当前中微子物理学的核心理论框架、最尖端的实验进展，并着重探讨了为捕捉这些难以捉摸的粒子所必需的工程技术突破。我们不仅回顾了历史性的发现，更聚焦于那些正在重塑我们宇宙观的最新成果和未来路线图。 --- 第一部分：中微子物理学的理论基石与前沿挑战 (约 400 字) 本部分深入剖析了支撑现代中微子物理学的理论框架，并剖析了当前悬而未决的核心问题。 1. 标准模型下的中微子：从费米的基本构想到狄拉克方程，我们回顾了中微子在SM中的地位，重点阐述了中微子质量的引入及其对规范对称性的影响。讨论了零质量中微子模型的局限性，并过渡到为什么需要“马约拉纳”或“狄拉克”质量机制。 2. 中微子振荡的精确描述：详细介绍了三代中微子混合的数学形式，包括庞蒂科夫-牧-中川-坂田（PMNS）矩阵的结构。重点分析了中微子质量层级（Mass Hierarchy）的两种主要可能性——正常层级（Normal Ordering, NO）和反常层级（Inverted Ordering, IO）——及其对宇宙学参数的影响。探讨了CP破坏（Charge-Parity Violation）在夸克和轻子扇区的不对称性，以及这是否是解释物质-反物质不对称性的关键所在。 3. 质量起源与新物理展望：深入探讨了解决中微子质量问题的“跷跷板机制”（Seesaw Mechanism）的各种变体（I型至IV型），以及它们对超出标准模型（BSM）物理的预测。讨论了惰性中微子（Sterile Neutrinos）存在的可能性及其对暗物质候选者的潜在贡献。最后，展望了高能加速器束流实验和低能实验对于筛选这些新物理模型的关键作用。 --- 第二部分：前沿实验探测技术与数据采集（约 650 字）中微子探测是一项极端困难的工程挑战，需要将灵敏的传感器放置在极其安静、低本底的环境中。本部分系统地介绍了支撑当前研究的两大类实验技术。 1. 大型地下与冰雪深处探测器：切伦科夫探测技术：对Super-Kamiokande、IceCube等代表性实验的工作原理进行了详尽的分析。重点讨论了光电倍增管（PMT）阵列的设计优化、水/冰介质的纯化要求，以及如何利用高分辨率时空重建来区分μ子中微子与电子中微子的微小迹象。液体闪烁体探测器：介绍了SNO+、Borexino等实验如何利用液体有机闪烁体（Liquid Organic Scintillator, LOS）实现对太阳中微子的径迹测量和能量重建。深入解析了脉冲形状鉴别（Pulse Shape Discrimination, PSD）技术在区分伽马射线本底与中微子事件中的核心作用。 2. 反应堆与短基线实验：反中微子探测的挑战：专注于利用核反应堆产生的大量反电子中微子（$ar{ u}_e$）。详细阐述了逆 $eta$ 衰变（Inverse Beta Decay, IBD）的截面与能谱依赖性。波文物理学与技术集成：重点介绍Daya Bay、Reno等实验如何通过精确测量中微子通量的空间变化来寻找第三角（$ heta_{13}$）的非零值。讨论了微量中微子探测技术（如硅半导体探测器阵列）在极近距离监测反应堆乏燃料中的应用潜力。 3. 远程加速器束流实验与CP破坏的狩猎：长基线（LBL）实验架构：详细描述了如T2K、NOvA等实验的复杂架构，包括高流强质子加速器、高精度靶点设计、以及远端大型探测器的建造。精确度量：探讨了如何通过测量束流中 $ u_mu o u_e$ 转化率和 $ar{ u}_mu o ar{ u}_e$ 转化率的差异，来确定中微子扇区中的CP破坏相位 $delta_{CP}$。对未来超高精度探测器（如DUNE）的设计需求进行了前瞻性讨论。 --- 第三部分：天体物理中微子与宇宙学联系（约 450 字）中微子不仅是微观世界的信使，更是理解极端天体物理过程和宇宙早期历史的窗口。 1. 宇宙高能中微子源的定位：介绍了IceCube和未来的KM3NeT等望远镜在“宇宙射线起源”研究中的突破。分析了高能中微子（TeV至PeV范围）如何与伽马射线暴（GRBs）、活动星系核（AGN）以及快速射电暴（FRBs）相关联，并阐释了多信使天文学中中微子观测的独特价值。讨论了如何利用中微子能谱的截断来推断源区的物理环境。 2. 太阳与地球内部的中微子：回顾了太阳中微子（特别是$ u_e$）通过核聚变反应的产生机制（PP链和CNO循环），以及它们如何提供太阳核心温度和密度的直接证据。同时，探讨了地心流（Geoneutrinos）的探测——例如KamLAND和SNO的后续研究——如何用于绘制地球内部放射性元素（铀、钍）的分布图，从而检验地球热演化模型。 3. 早期宇宙的遗迹：展望了探测宇宙中微子背景（Cosmic Neutrino Background, C$ u$B）的终极目标。虽然C$ u$B的能量极低，难以直接探测，但其对有效相对论性自由度 $N_{eff}$ 的影响，是检验粒子物理学在宇宙暴胀后阶段的决定性参数。本书讨论了间接测量（如通过重子声学振荡BAO数据）和未来低阈值探测器（如TRIDENT）在这一领域的技术路线图。结语：中微子物理学的未来蓝图《幽灵粒子的深邃回响》以对中微子物理学未来十年的展望收尾。我们正处在一个临界点：是确认标准模型预测的简单延伸，还是发现全新的、可能改变引力理论的物理？本书提供的综合视角，将帮助读者清晰地把握当前实验设计背后的物理动机，并为未来的理论创新指明方向。它不仅是研究者的工具书，更是对宇宙基本构成充满好奇的探索者的引路灯。