粒子物理学的对称性和群体理论

Symmetries and Group Theory in Particle Physics

编 者：Giovanni Costa and DAVID S. EISENBERG

出 版 社：Springer

索 书 号：04/L471/2012/V.823/Y

藏书地点：武大外教中心

粒子物理学，又称高能物理学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。粒子物理学专门研究组成物质和射线的基本粒子，以及它们之间的相互作用。由于在大自然的一般条件下，许多基本粒子不存在或不单独出现，物理学家使用粒子加速器，试图复制粒子高能碰撞的机制，从而生产和侦测这些基本粒子，因此粒子物理学也被称为高能物理学。标准模型可以正确地描述基本粒子之间的相互作用。这模型能够计算12种已知的粒子（夸克和轻子），彼此之间以强力、弱力、电磁力或引力作用于对方。这些粒子会互相交换规范玻色子。标准模型还预测了希格斯玻色子的存在。截至2010年，使用费米实验室的垓电子伏特加速器和欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，实验者仍旧在努力地寻找希格斯玻色子的来踪去迹。在实验上把已经发现的粒子分为两大类。一类是不参与强相互作用的粒子，统称为轻子；另一类是参与强相互作用的粒子统称为强子，已经发现的数百种粒子中绝大部分是强子。

本书用了九章内容对粒子物理学的对称性和群体理论进行阐述。第一章对Lie groups和他们提出的概念进行介绍，包括Lie groups和Lie algebras、Semi-simple Lie algebras 以及相关的概念。第二章则对Rotation group的基本特征、Rotation group的无限转换和Lie algebras、 SO(3) 和SU(2)的不可约表示、Rotation 操作子的基质表示、角动量和Clebsch-Gordan系数等内容。第三章则对Lorentz group的同质性进行详细介绍。第四章介绍了Poincare 转换。第五章则介绍小群体的单粒子态和双离子态、巨大质粒的状态、无质量质粒的状态、双离子状态、l-s耦合方案等内容。粒子物理学研究中的分离操作则是第六章阐述的内容。第七章则系统讲述了相对论方程。第八章侧重的是粒子物理学的单一的对称性研究。第九章则是粒子物理学的规范对称性。除此之外，本书还对旋转矩阵和 Clebsch-Gordan系数、对称群体和同质性颗粒、单一群体的不可约表示进行阐述。

目前，粒子物理的研究已经深入到比强子更深一层次的物质的性质的研究。更高能量加速器的建造，无疑将为粒子物理实验研究提供更有力的手段，有利于产生更多的新粒子，以弄清夸克的种类和轻子的种类，它们的性质，以及它们的可能的内部结构。从未来的发展趋势来看粒子物理学的进展肯定会在宇宙演化的研究中起推进作用，这个方面的研究也将会是一个十分活跃的领域。因此，新的粒子加速原理和新的探测手段的出现，将是意义深远的。本书是作者基于自身所教的课程为基础，旨在为想进入粒子物理学研究领域的高年级研究生和非专业研究人员介绍背景知识，是对粒子物理学的时空特征介绍以及内部特征的描述。本书每个章节最后所提出的问题和相应的解决方法会使得本书可以作为自学指南，甚至是专题演讲的教材书。

本书目录：

第一章：Lie groups和他们提出的概念

第一节：基本定义

第二节：Lie groups和Lie algebras

第三节：Semi-simple Lie algebras 以及相关的概念

第二章：Rotation group

第一节：基本特征

第二节：Rotation group的无限转换和Lie algebras

第三节：SO(3)和SU(2)的不可约表示

第四节：Rotation 操作子的基质表示

第五节：角动量和Clebsch-Gordan系数

第三章：Lorentz group的同质性

第四章：Poincare 转换

第五章：单粒子态和双离子态

第一节：小群体

第二节：巨大质粒的状态

第三节：无质量质粒的状态

第四节：双离子状态

第五节：l-s耦合方案

第六章：分离操作

第七章：相对论方程

第八章：单一的对称性

第九章：规范对称性

A：旋转矩阵和 Clebsch-Gordan系数

B：对称群体和同质性颗粒

C：雏形和单一群体的不可约表示

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（王书珍）