哈佛大学《粒子物理》教材评介与分析

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1、哈佛大学《粒子物理》教材评介与分析张立彬（南开大学外国教材中心）谢亚平（南开大学物理科学学院）[内容摘要]本文介绍了美国哈佛大学粒子物理课程使用的教材的基本情况。通过评介与分析，建议国内编写同类教材时，也应由名家撰写、文献丰富、善用图表、因材施教、及时更新、问题新颖、风格多样等。[关键词]哈佛大学；理论物理；粒子物理；教材评介；启示《ParticlePhysics：AComprehensiveIntroduction》（粒子物理：综合导论）是美国哈佛大学物理系课程编号为5341的课程“Physics248.Phenomenaof

2、ElementaryParticlePhysics”（基本粒子物理唯像学）所选用的教材。该课程还有三本教科书，即《GaugeTheoriesinParticlePhysics》、《QuarksandLeptons：AnIntroductoryCourseinModernParticlePhysics》和《AnIntroductiontoGaugeTheoriesandModernParticlePhysics》。本文评介的教材《ParticlePhysics：AComprehensiveIntroduction》由前言、正文、附

3、录、参考文献和索引五个部分组成，其中正文13章，共473页。本书的作者是美国加州大学圣克鲁兹分校的AbrahamSeiden教授。一、出版与作者情况《ParticlePhysics：aComprehensiveIntroduction》由美国加州大学圣克鲁兹分校的亚伯拉罕·西顿(AbrahamSeiden)教授撰写。2005年由美国安德森·卫斯理(AddisonWesley)出版公司出版。[1]AbrahamSeiden教授是美国加州大学圣克鲁兹分校粒子物理研究所的主任，该研究所是圣克鲁兹大学的一个独立的研究所，该所有30多位博

4、士学位的科学家，它的研究领域为粒子物理学，天体粒子物理学和神经生物学，以及由于粒子物理学的革新而衍生出的其他学科领域。自从1978年以来，AbrahamSeiden教授一般在这个研究所工作，1981年至今，亚伯拉罕教授一直是该该研究所的主任。AbrahamSeiden教授1989年被选为美国科学学会的会员，1995年，他获得了圣克鲁兹大学自然科学领域杰出贡献奖。AbrahamSeiden教授1967年在哥伦比亚大学获得应用物理学学士学位，1970年获得加州理工大学硕士学位，1974年获得加州大学圣克鲁兹分校的博士学位。Abrah

5、amSeiden教授的研究领域包括了夸克碎裂过程、深度非单散射，重介子的弱衰变亚，弱相互作用中的CP破坏和混合，电弱理论的自发对称性破缺以及强子的碰撞过程。亚伯拉罕教授是现在世界上大多数粒子碰撞加速器中心探测器建设工程的领导者。这些工程包括帮助欧洲核子中心大型强子对撞机制造硅阵列探测器来跟踪粒子。在AbrahamSeiden教授的工作领域，他是高能物理领域的权威，他是美国斯坦福直线加速器和欧洲核子中心科学政策委员会的委员，大型微光探测引力波项目工程的委员。AbrahamSeiden教授还是高能物理咨询委员会的成员，该委员会向美国

6、国家自然科学基金会陈述意见。二、本书的创作背景自从上个世纪四十年代以来，费曼、施温格、朝永振一郎三个人提出量子点动力学以来，然后是高能加速器的运用，几十年以来，粒子物理取得了无以计数的科研成果。上个世纪七十年代，自从温伯格、萨拉姆和格拉肖三个人提出了标准模型以来，粒子物理又迎来了一个新的春天。通过无数的实验证明，标准模型6在很多的情况下与实验符合的很好，但是，和任何理论一样，标准模型也不是终极理论，它也存在某些不能解决的问题。主要是中微子振荡和希格斯粒子的存在与否等问题。在标准模型下，中微子是无质量的粒子，但是实验上却观测到中微

7、子有振荡现象，说明，它是有质量的，所以，标准模型必须修改。希格斯粒子通过和费米子之间的Yukawa相互作用而使费米子改变质量，在标准模型下，希格斯粒子必须存在，但是，在当今的实验观察中，还没有一个能够观测到希格斯粒子的实验实例。还有一个重要的问题就是在低能情况下，微扰方法在强相互作用的计算方法中完全失去了效力，使得强相互作用的问题变得非常复杂，至今没有一套完整的理论来解决强子的衰变问题。本书在以上的背景下，重点描述了标准模型的主要内容，包括基本粒子和基本相互作用的理论。[2]三、本书的主要内容这本教材涵盖了粒子物理中标准模型下的

8、基本概念和理论，标准模型的目的是了解亚原子结构以及其中的基本相互作用的理论，进而使人类对微观尺度有一个更加深刻的认识。标准模型通过一些基本的粒子来描述三种基本的相互作用，这些基本粒子包括三代夸克和三代轻子以及传递相互作用的规范粒子。这些基本粒子已经被当今的自然科