Foundations Of Quantum Chromodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:T. Muta

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2009-9

价格:448.00元

装帧:平装

isbn号码:9789812793546

丛书系列:

图书标签:

• QCD
• 量子色动力学
• 粒子物理学
• 夸克胶子等离子体
• 强相互作用
• 规范场论
• 重子谱
• 高能物理
• 非微扰方法
• 晶格QCD
• 费曼图

深入探索粒子物理学的前沿：量子色动力学（QCD）的基石 《量子色动力学的基石》一书将引领读者踏上一段令人振奋的旅程，深入探究描述强相互作用的理论——量子色动力学（QCD）。本书并非简单罗列公式，而是旨在构建一个清晰、直观的理解框架，揭示QCD为何成为现代粒子物理学的核心支柱。 第一部分：理论的根基与概念的建立 本书从量子场论（QFT）的精髓出发，为理解QCD奠定坚实的基础。读者将首先回顾量子电动力学（QED）的成功之处，以此为类比，逐步引入QCD的基本概念。我们将会深入探讨规范对称性在粒子物理学中的重要作用，尤其是SU(3)规范群如何构成了QCD的数学结构。 量子场论的回顾： 我们将从量子场论的基本框架开始，介绍场的概念、算符以及量子化的过程。读者将理解如何用场来描述基本粒子，以及场方程如何决定粒子的运动。 对称性与规范场： 对称性原理在物理学中的普遍性将在这一部分得到强调。我们将重点介绍规范对称性，以及它如何自然地导出了力的载体——规范玻色子。通过对QED的简要回顾，读者将更好地理解规范场论的思想。 SU(3)规范群： QCD的核心在于其SU(3)规范对称性。本书将详细介绍SU(3)群的性质，包括其生成元、李代数以及与三个自由度（即“颜色”）的联系。读者将了解为何是SU(3)而不是其他群，以及它如何决定了夸克和胶子的相互作用。 第二部分：QCD的组成要素——夸克与胶子 一旦理解了QCD的理论框架，本书便会聚焦于构成强相互作用的两个基本粒子：夸克和胶子。我们将深入探讨它们的性质、行为及其在QCD中的角色。 夸克：味与色 味的特性： 读者将学习到夸克具有不同的“味”（如上、下、粲、奇、底、顶），以及每种味在强相互作用中扮演的角色。我们将探讨味的质量差异及其对粒子谱的影响。 颜色的概念： QCD最核心的特点之一就是“颜色”自由度。本书将详细解释颜色荷（红、绿、蓝）的概念，以及为何夸克必须携带颜色荷。我们将探讨颜色禁闭的现象，以及为何我们从未直接观测到带颜色的自由粒子。 夸克的相互作用： 读者将理解夸克之间是如何通过交换胶子来相互作用的，以及这种相互作用的强度是如何随能量尺度变化的。 胶子：颜色的载体 胶子的特性： 胶子是传递强相互作用的规范玻色子，它们本身也携带颜色荷，这使得QCD的动力学比QED更加复杂和有趣。我们将探讨胶子的性质，如零静止质量和自旋1。 胶子之间的相互作用： 由于胶子携带颜色荷，它们之间会发生相互作用，这是QCD与QED最显著的区别之一。本书将深入分析胶子自相互作用的效应，以及它如何导致渐近自由和颜色禁闭等现象。 第三部分：QCD的关键现象与实验验证 QCD不仅仅是一个抽象的理论，它能够成功地解释和预测大量的实验现象。本部分将重点介绍QCD的几个关键现象，并探讨其实验验证。 渐近自由： 这是QCD最令人惊叹的预测之一。本书将详细解释在极高能量（短距离）下，夸克之间的强相互作用会变得非常弱，使得夸克可以被视为近似自由粒子。我们将探讨其背后的微扰计算方法，以及它如何解释高能碰撞实验中的“喷注”现象。 颜色禁闭： 与渐近自由相对的，是在低能量（长距离）下，强相互作用变得极强，以至于任何带颜色的粒子（如夸克和胶子）都无法单独存在，它们总是被束缚在无色的组合——强子（如质子和中子）中。本书将探讨颜色禁闭的机制，以及它为何是QCD最难以精确计算的方面之一。 强子谱： 强子是由夸克和胶子组成的复合粒子。我们将探讨QCD如何解释不同强子的质量、自旋和其他量子数的由来，以及如何理解介子（夸克-反夸克对）和重子（三个夸克）的结构。 高能对撞机上的QCD： 本书将回顾大型强子对撞机（LHC）等高能物理实验如何精确地检验QCD的预测。读者将了解到实验数据如何支持QCD的渐近自由、夸克-胶子等离子体的产生以及希格斯玻色子的性质测量等方面。 第四部分：QCD的计算技术与未来展望 QCD的理论框架虽然优美，但其非微扰性质使得计算变得非常困难。本书将介绍一些重要的计算技术，并展望QCD的未来发展方向。 微扰QCD： 对于高能过程，可以通过微扰方法进行计算，例如使用费曼图。我们将介绍微扰QCD的基本计算工具和技术，以及它们在高能实验分析中的应用。 格点QCD（Lattice QCD）： 对于低能下的非微扰现象，如颜色禁闭和强子质量计算，格点QCD是一种重要的数值计算方法。本书将简要介绍格点QCD的基本思想，即在时空中引入离散的格点，并使用超级计算机进行模拟。 QCD在物质结构中的作用： 强相互作用是原子核内部力的来源，因此QCD在理解物质的结构和性质方面起着至关重要的作用。我们将探讨QCD如何与核物理相结合，以及在探索宇宙早期物质状态（如夸克-胶子等离子体）中的贡献。 QCD的前沿问题： 尽管QCD取得了巨大的成功，但仍有一些悬而未决的问题，例如对强子内部夸克和胶子分布的精确理解，以及非微扰区域的精确计算。本书将对这些前沿问题进行概述，并激发读者对QCD未来研究的兴趣。 《量子色动力学的基石》旨在为每一个对粒子物理学充满好奇的读者提供一个全面而深入的视角。通过清晰的逻辑、丰富的概念解释以及与实验的紧密联系，本书将帮助您真正理解这一描述宇宙中最基本力量之一的理论，并为进一步探索粒子物理学的奥秘打下坚实的基础。

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这本书在方法论上的选择，非常值得深入探讨。作者并没有试图用单一的数学工具去笼罩整个领域，而是采取了一种非常“实用主义”的视角，将量子场论的路径积分表述、微扰展开，以及更前沿的格子计算思想，巧妙地编织在一起。这种多角度的切入，极大地增强了对强相互作用力这个“老大难”问题的理解的韧性。我注意到，关于色荷和规范不变性的讨论部分，作者采取了一种更加直观的、类似教科书式的清晰路径，但随后立刻转向了更具挑战性的重整化群流的演化过程，这使得读者能够从基础概念无缝过渡到前沿研究的门槛。这种平衡的艺术，即在严谨性与教学性之间拿捏的精准度，是这本书区别于许多其他专著的关键。它不是在炫耀知识的深度，而是在有效地构建读者对物理现实的认知模型。

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阅读这本书的过程中，我体验到了一种近乎哲学的沉思。强相互作用力的本质，其“禁闭”的特性，是如此反直觉，却又是如此真实地存在于我们周围。书中对渐近自由的阐述，那种“高能时弱，低能时强”的奇异反转，被作者用一系列精妙的对比和类比，展现得淋漓尽致。我常常在想，如果早些年读到的是这样的论述，或许在面对夸克和胶子这些“幽灵粒子”时，就不会那么迷茫。更深层次上，这本书迫使读者去面对理论的局限性——那些尚未被完全解析的非微扰解，那些需要借助庞大计算资源才能逼近的真实世界。它不是一个终点，而是一个通往更广阔、更具挑战性的研究领域的门户，它唤醒了对未知事物的好奇心和挑战欲。

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如果要用一个词来形容这本书对我的影响，那可能是“结构重塑”。在此之前，我对强相互作用力的理解是零散的、碎片化的知识点堆砌。然而，通过这本书的系统梳理，我发现自己脑海中建立起了一个清晰的、逻辑自洽的框架。特别是关于夸克模型的建立和演化那几章，作者对历史脉络的交代非常到位，清晰地指出了每一步理论飞跃背后的物理动机。这不仅仅是学习知识的过程，更像是参与了一场跨越数十年的物理思想的迭代。它让我明白了，伟大的理论往往不是一蹴而就的灵光乍现，而是无数次艰苦的计算、失败的尝试以及最终对对称性和规范性法则的深刻洞察的累积。这本书提供给读者的，是通往这个知识殿堂的、经过精心规划的地图，而非仅仅是一把铲子去挖掘零星的宝藏。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮。封面采用了一种深邃的午夜蓝，配上古朴的金色烫字，立刻营造出一种既权威又神秘的学术氛围。内页纸张的选择也十分考究，触感细腻，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这对于一本涉及如此复杂理论的专业书籍来说至关重要。排版上，作者显然花了不少心思，图表的清晰度和公式的规范性都达到了极高的水准。特别是那些复杂的费曼图和矩阵表示，它们被精心布局在页面的留白之中，使得原本令人望而生畏的数学结构，在视觉上得到了极大的缓解。我尤其欣赏作者在章节开头的引言部分，那几段话简练却有力地勾勒出了该分支物理学的宏大图景，瞬间抓住了读者的心神，让人迫不及待地想要潜入那些深奥的细节之中。总的来说，从物理层面之外的体验来看，这是一本制作精良、令人愉悦的阅读载体，它本身就是一件精美的工艺品，彰显了出版方对学术作品的尊重。

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我必须承认，初次翻阅此书时，心中涌起的是一种混合着敬畏与焦虑的情绪。它不像市面上那些试图“通俗化”的科普读物，而是毫不妥协地直击理论核心。作者的叙事节奏非常紧凑，几乎没有冗余的赘述，每一个段落都像是一块精心切割的晶体，信息密度极高。对于一个已经具备一定粒子物理学基础的读者而言，阅读过程就像是在攀登一座陡峭的山峰，每向上一步，视野都会开阔一分，但付出的努力也必须是等量的。我发现自己不得不频繁地停下来，拿出纸笔，重新推导那些看似一笔带过的中间步骤。这种“手脑并用”的学习方式，虽然耗费时间，却也带来了无可替代的扎实感。它迫使你真正地“理解”而不是仅仅“接受”理论的框架，这恰恰是高级物理教材的价值所在。那种“啊哈！”的顿悟时刻，是只有在面对这种严谨的论述时才能获得的巨大精神满足。

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