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第9章 20世纪后半叶的基本粒子物理学1

9.1引言1

9.2序幕（1940年前）3

9.3量子电动力学5

9.3.1理论中的无穷大量5

9.3.2早期的实验发展6

9.3.3重整化登场10

9.3.4高阶修正和实验验证11

9.4迄至20世纪60年代中期所知的物质新形式14

9.4.120世纪30与40年代：μ子、π介子、K介子14

9.4.2 π介子的性质17

9.4.3反质子18

9.4.4奇异粒子18

9.4.5共振态21

9.4.6么正对称性23

9.5迄至20世纪60年代中期所知的相互作用25

9.5.1弱相互作用和V-A理论25

9.5.2 CP破坏32

9.5.3流代数35

9.5.4强相互作用方案39

9.6夸克革命43

9.6.1夸克模型43

9.6.2深度非弹性散射46

9.6.3电子-正电子湮没48

9.6.4寻找自由夸克50

9.7弱电统一50

9.7.1轻子理论50

9.7.2中性流的实验证实54

9.7.3扩展到强子和粲夸克假设56

9.7.4粲夸克的实验证实57

9.7.5 W和Z62

9.8量子色动力学66

9.8.1色三重性的早期建议66

9.8.2一个强相互作用规范理论的要求67

9.8.3渐近自由和红外奴役68

9.8.4深度非弹性散射中的标度破坏69

9.8.5 喷注和其他一些大横动量（p？）现象70

9.8.6其他应用71

9.9三代夸克和轻子73

9.9.1 τ轻子73

9.9.2第五种夸克74

9.9.3 Cabibbo-小林-益川（CKM）矩阵77

9.9.4寻找顶夸克；观测79

9.10加速器80

9.10.1静电起电器80

9.10.2回旋加速器82

9.10.3相位稳定性和同步回旋加速器83

9.10.4电子同步加速器84

9.10.5电子感应加速器84

9.10.6质子同步加速器84

9.10.7强聚焦85

9.10.8直线加速器87

9.10.9对撞束89

9.10.10强子对撞机93

9.11探测器：从Rutherford到Charpak94

9.11.1电离探测器95

9.11.2闪烁计数器和Cherenkov计数器98

9.11.3可视技术100

9.12与其他学科的交叉103

9.12.1核物理103

9.12.2原子物理学104

9.12.3凝聚态物质104

9.12.4天文学、天体物理学、引力和宇宙学105

9.13尚未解决的问题和对未来的希望109

9.13.1弱电理论：对称性破缺部分109

9.13.2中微子质量110

9.13.3大统一理论111

9.13.4弦理论113

9.13.5 未来的设备114

9.14结语115

9.14.1附加文献116

参考文献117

第10章 流体力学149

10.1 20世纪物理学的又一伟大成就149

10.1.1流体力学上并行的革命149

10.1.2奇异摄动的一个极简单的例子152

10.1.3 d’Alembert悖论如何变为d’Alembert定理155

10.1.4激波的物理本质158

10.2边界层和尾流，不稳定性和湍流，传热和传质162

10.2.1最活跃的无量纲参数162

10.2.2涡度的新作用165

10.2.3转捩的类型，湍流的类型：（1）1940年前的奋斗171

10.2.4转捩的类型，湍流的类型：（2）新的分类学177

10.2.5标量的扩散-对流平衡184

10.3波产生和传播的非线性效应188

10.3.1隐含能量损失的波188

10.3.2来自流动的声音191

10.3.3色散和非线性的竞争195

10.3.4海洋的表面198

10.3.5能量沿波峰传播201

10.4航空和海洋工程对人类生活环境的改变205

10.4.1研究提高飞行效率的流体力学205

10.4.2 航空激波209

10.4.3快速船只和安全的海洋平台215

10.5地球流体包层的动力学及其在预报方面的应用220

10.5.1波状流动模式220

10.5.2天气和气候229

参考文献237

第11章 超流体和超导体243

11.1引言243

11.1.1液氦：早期243

11.1.2 1933年以前的超导电性244

11.1.3 1945年以前Meissner效应及超导性研究的其他实验进展246

11.1.4液氦：实验革命249

11.1.5理论发展，1933～1945年250

11.2 1945～1970年时期255

11.2.1液氦255

11.2.2超导电性-实验和唯象学，1945～1956年257

11.2.3 BCS之前的微观理论259

11.2.4 BCS及其后的进展261

11.2.5 Josephson效应263

11.2.6超导性与超流性的现代统一图像264

11.3新发展269

11.3.1 3 He的超流相269

11.3.2各种各样的新进展273

11.3.3高温超导性275

11.3.4进一步的阅读280

参考文献281

第12章 晶体中的振动与自旋波282

12.1晶格动力学的开端282

12.1.1比热282

12.1.2零点运动286

12.1.3热膨胀288

12.1.4热导率289

12.1.5 比热的晶格理论293

12.2新的实验技术299

12.2.1中子散射299

12.2.2 Raman散射302

12.3晶格动力学的发展303

12.3.1离子晶体303

12.3.2金属304

12.3.3半导体307

12.3.4非谐效应307

12.3.5玻璃和含缺陷晶体中的声子309

12.4结构相变310

12.5自旋波313

12.6磁性相变316

参考文献318

第13章 原子分子物理324

13.1引言324

13.2 20世纪中期的原子分子物理学326

13.2.1原子尺度和结构326

13.2.2辐射328

13.2.3原子光谱330

13.2.4碰撞335

13.2.5 分子键和行为338

13.3辐射作用光谱学的完成344

13.3.1从紫外到X射线——同步辐射光344

13.3.2从近红外到微波区域348

13.3.3辐射作用谱350

13.3.4电离阈值处谱的连接——求和规则351

13.4激发通道和共振效应352

13.4.1典型现象353

13.4.2量子力学参数355

13.4.3多通道的表述——共振359

13.5原子间或离子间的碰撞364

13.5.1比原子的电子快的入射粒子365

13.5.2比原子的电子慢的入射粒子365

13.5.3与电子速度可比的碰撞速度368

13.5.4高剥离离子369

13.6分子物理学369

13.6.1实验的新途径369

13.6.2分子光谱学372

13.6.3量子化学，理论和计算374

13.6.4反应碰撞374

13.7内壳层现象375

13.7.1 X射线研究376

13.7.2 Auger发射376

13.7.3屏蔽与反屏蔽377

13.8原子和分子的谱指纹378

13.9原子在计量学和仪器中扮演的角色379

13.10原子系统的光学操纵和利用原子变换光382

13.10.1光泵浦382

13.10.2原子的冷却、操控和囚禁383

13.10.3多光子过程383

13.10.4利用原子转换光384

13.11当前情况概述385

13.11.1一个全面的现象学385

13.11.2超球面方法中的复合体演化的动力学386

参考文献389

第14章 磁学393

14.1引言393

14.1.1 20世纪之前的磁学393

14.2 1900～1925年期间395

14.2.1抗磁性395

14.2.2 量子概念396

14.2.3顺磁性绝缘体396

14.2.4铁磁性399

14.3 1925～1950年时期401

14.3.1离子的量子理论401

14.4顺磁性403

14.4.1绝热退磁403

14.4.2晶体场理论403

14.4.3反铁磁性406

14.4.4弛豫407

14.5导体408

14.5.1正常金属408

14.5.2铁磁性409

14.6 1950年以后411

14.7电子顺磁共振411

14.7.1铁族离子411

14.7.2 3d离子：自旋Hamilton量和顺磁共振413

14.7.3 4f离子：稀土族414

14.7.4交换相互作用415

14.7.5关于晶体场理论的问题416

14.7.6弛豫过程417

14.7.7声学顺磁共振417

14.7.8磁性绝缘体中的合作现象——反铁磁性418

14.7.9 Heisenberg-Dirac模型和自旋波419

14.8铁磁性和亚铁磁性422

14.8.1铁磁共振422

14.8.2磁畴423

14.8.3亚铁磁性和铁磁性424

14.8.4晶体结构424

14.8.5磁记录426

14.8.6泡状磁畴427

14.8.7稀土金属及其合金429

14.9变化着的格局431

14.9.1近藤（Kondo）效应433

14.9.2中间价态和重Fermi子433

14.9.3非晶态磁性和薄膜434

14.10核磁性435

14.10.1核磁共振（NMR）435

14.10.2核退磁438

14.11结论438

参考文献440

第15章 原子核动力学446

15.1背景446

15.1.1核质量与液滴模型448

15.2作为多体问题的核动力学452

15.3第二次世界大战的影响456

15.4技术进步459

15.4.1 1930年的技术459

15.4.2加速器461

15.4.3中子源464

15.4.4测量装置和探测器465

15.5原子核的壳层结构466

15.6原子核中的集体运动470

15.6.1巨共振470

15.6.2低能集体模式471

15.6.3相互作用玻色子模型474

15.7核散射与核反应474

15.7.1复合核474

15.7.2直接反应理论475

15.7.3电子散射476

15.8新同位素和新元素477

15.8.1超铀元素477

15.9元素的产生480

参考文献482

第16章 单位、标准和常量489

16.1引言489

16.2单位和标准491

16.2.1质量491

16.2.2长度493

16.2.3时间和频率496

16.2.4温度501

16.2.5光度学503

16.2.6电学单位和标准503

16.3物理常量510

16.3.1常量的类型510

16.3.2光速512

16.3.3引力常量514

16.3.4常量的链接集合516

16.3.5链接测定的若干例子517

16.4应用520

参考文献521

本卷图片来源确认与致谢528