《人人都该懂的粒子物理学》［英］布赖恩·马丁（Brian Martin）;朱桔译

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《人人都该懂的粒子物理学》［英］布赖恩·马丁（Brian Martin）;朱桔译【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

物质的最小构成单位什么?

原子是可分还是不可分的?

什么是力和场?

四种基本相互作用是什么?

什么是粒子基本模型?

什么是自旋?

如何对粒子运动进行观察?

在《人人都该懂的粒子物理学》中，布赖恩·马丁将带领任何一位有意愿了解粒子物理学的读者深入探索粒子物理学的世界。

《人人都该懂的粒子物理学》属于湛庐文化重磅推出的“新核心素养”系列图书之一。本系列图书致力于推广通识阅读，扩展读者的阅读面，培养批判性思考的能力。其中涵盖了宇宙、物理学、哲学、心理学、法律、艺术、物理学、生物科技等诸多人文科学和自然科学的知识，其中《人人都该懂的粒子物理学》避开了生涩难懂的理论，讨论了粒子物理这个影响深远但较少为人所熟知的世界。

作者简介：

[英]布莱恩·马丁(Brian Martin)

伦敦大学学院物理学荣誉退休教授。本科就读于伯明翰大学，在伦敦大学学院获得理论物理学博士学位。曾在哥本哈根大学理论物理研究所福特基金会担任研究员，在纽约布鲁克海文国家实验室物理系担任助理研究员，之后返回伦敦大学学院担任讲师。

主要研究方向是基本粒子物理学的现象学，强调结合一般物理学理论的现象学，强调结合一般物理学理论的模型进行分析研究，并从数据中提取可靠信息。

目  录：

前言 走进粒子物理学的世界

粒子与力

理论与实验

加速器和粒子束

探测器——粒子显微镜

强子和夸克模型

量子色动力学，喷注和胶子

弱相互作用

粲夸克、底夸克和顶夸克

电弱统一与质量起源

标准模型之外

天体粒子物理学与宇宙学

后记

术语表

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物理学

摘要：本书《人人都该懂的粒子物理学》由布赖恩·马丁撰写，朱桔翻译，旨在以通俗易懂的方式向大众介绍粒子物理学的基本概念和最新进展。书中将复杂的科学理论通过生动的类比和形象的叙述呈现，使读者能够理解微观世界的奥秘。从基本粒子、相互作用、实验探测到现代物理前沿，作者循序渐进地揭示了粒子物理学的魅力。读者不仅能了解电子、夸克、胶子等基本粒子的性质，也能理解引力、强弱电磁力等基本相互作用的作用机制。书中通过丰富的图示、历史背景和趣味实例，使科学知识不再抽象枯燥，而是与日常生活紧密关联。整体而言，这是一部兼具科学性与可读性的普及读物，为广大读者打开了一扇通向微观世界的窗口，同时激发了对现代物理探索的兴趣与思考。

1、基本粒子与物质结构

书中首先介绍了构成物质的基本粒子，阐明了原子并非最小单位，而是由电子、质子和中子组成。进一步，质子和中子由夸克构成，夸克的种类和属性被系统解析。作者通过直观的比喻，将抽象的粒子概念与日常经验联系，使读者能够形象理解微观世界。

在描述电子、中微子等轻子时，书中强调其质量、电荷以及在自然界中的重要角色。轻子的不可思议性质，如中微子的弱相互作用和极小质量，引发读者对粒子世界的好奇心。作者以轻松的语言呈现这些复杂概念，让非专业读者也能轻松把握。

此外，书中对夸克之间的“颜色”概念进行了深入浅出的讲解，说明了强相互作用如何束缚夸克形成质子和中子。这一部分不仅帮助读者理解物质的内部结构，也为后续讨论基本相互作用奠定基础。

2、基本相互作用解析

书中详细阐述了四种基本相互作用：引力、弱核力、强核力和电磁力。作者解释了每种力的作用范围、强度及其在宇宙和微观世界中的表现形式。通过经典实例和实验数据的结合，读者可以直观感受到这些力量如何支配粒子行为。

强相互作用被描述为夸克之间的“胶水”，其不可思议的束缚力是原子核稳定的关键。作者以形象的比喻展示了强力的作用机制，同时指出它在高能实验中如何被观察和测量。

弱相互作用则涉及粒子衰变过程，如中微子与β衰变现象。书中解释了弱力虽微小却决定了宇宙演化的重要作用。通过引入具体实验案例，读者能够理解看似微不足道的力如何影响物质演变。

3、粒子探测与实验技术

作者对粒子探测技术进行了深入浅出的说明，介绍了加速器、探测器和实验装置的工作原理。通过生动的描述，读者能够理解高能粒子实验如何揭示微观世界的奥秘。

书中详细介绍了大型强子对撞机（LHC）等尖端设施的作用，解析了高能碰撞实验如何产生短寿命粒子并记录其痕迹。作者强调实验数据在验证理论、发现新粒子中的重要性。

此外，书中还阐述了探测器的基本构造和测量方法，如能量沉积、轨迹追踪和事件重建。通过这些技术，粒子物理学家能够在实验中捕捉微观粒子瞬间存在的证据，从而不断拓展对宇宙的理解。

4、现代前沿与科学意义

书中探讨了粒子物理学的前沿研究，包括希格斯玻色子发现、暗物质与暗能量的探索。作者通过生动案例说明科学家如何通过理论预测和实验验证推动物理学的发展。

同时，书中强调粒子物理学不仅是理论推演，更与技术创新紧密相关。例如，粒子加速器技术推动医学成像、材料研究和信息处理的发展。作者以此展示科学研究对社会的实际贡献。

作者还对未来可能的突破进行了展望，如新粒子、超对称理论和统一场论的探索。通过前沿讨论，读者能够感受到粒子物理学不断挑战认知边界的魅力，以及科学探索的无穷乐趣。

总结：

《人人都该懂的粒子物理学》通过清晰的逻辑和生动的语言，将复杂的粒子物理概念以通俗易懂的方式呈现给读者。书中涵盖了从基本粒子、相互作用到实验技术和前沿研究的完整框架，使读者能够系统了解微观世界的构造与运行规律。

这本书不仅拓宽了科学知识的边界，也激发了对现代物理探索的兴趣。它证明了科学知识可以与大众生活相结合，激励读者关注科学发展、理解宇宙奥秘。无论是科学爱好者还是普通读者，都能从中获得丰富的启发与乐趣。

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