量子夸克

国家出版基金项目；
“十四五”国家重点出版物出版规划重大工程
中国科学院院士、华东师范大学校长马余刚作序推荐

“量子科学出版工程”丛书之一。引进自剑桥大学出版社出版。本书用生动的语言和生动的案例介绍了量子色动力学理论与相关实验。内容介绍从引力开始，到量子电动力学，到弱电统一，再到量子色动力学。其内容几乎涵盖了理论力学的整个历史与重要发现，主要包括LIGO引力波测量、中微子振荡、Higgs粒子、自发对称性破缺等内容。本书是罕见的能够清晰地向非QCD研究者讲述量子色动力学的书籍，为更多的人知悉、了解量子色动力学，并由此对世界的基本理论感兴趣提供了不可多得的途径。

Andrew Watson，著；刘健，译。 Andrew Watson，英国人，曼彻斯特大学理论物理博士，物理学家、科普作家，经常为《科学》杂志撰写文章。 刘健，中国科学技术大学核科学与技术学院副教授。主要从事等离子物理理论、聚变能物理、高性能计算与大规模数值模拟、科学大数据挖掘与机器学习研究，主持科技部国家磁约束核聚变能重点研发专项、国家自然基金、中国科学院前沿科学重点研究项目等项目和课题10余项。

中文版序——i 译者的话——iii
前 言 — — V


第1章
初探— 001
关于力的理论——001
无处不在的电——003
探索亚原子世界——004 揭开弱力的面纱——005 初识强力——007
第 2 章
对称性——009
关于“相同性”的科学——010 正方形的把戏——011
从正方形到圆——013
粒子物理中的对称性——016

第3章
量子世界 ——018
有史以来最优秀的理论——018 量子力学——021
量子世界——023
概率与不确定性——026 薛定谔与氢——027
最短路径——028
当量子力学遇到相对论——030 混合时空——033
混为一体的质量与能量——036 再加上量子力学——037
量子生与灭——043
量子场——044
粒子聚散——047
感受力——049
力的搬运工——051
虚粒子——052
拨云见日——053
一位名垂青史的面包师——056 费曼图——059
狡猾的级数——060
驯服无穷大——062
剪裁时空——064
玩转“消消乐”游戏——066
“愚蠢的方法”竞然管用!——070
重正化的尾声——072
加入对称性——075
重温双缝实验——075
实验典范——078
势：千变万化——080
规范变换——081
对称性与守恒定律——084
QED 理论——086

第4章
向QCD 进军 — 090
强相互作用力——090
质子与中子现身——093
弱相互作用间奏曲——095
加速器的曙光——097
天外来客——101
散射实验——103
实验物理学家发现强力——104
忙碌的介子——107
真正的转瞬即逝——108
粒子大爆发——111
宇宙之谜——114
奇异对称性——117
自旋如是，同位旋亦如是——120



ix


家族繁荣——126
家族的启示——128
马斯特 ·马克的夸克——131
夸克现身——135
多彩的夸克和白色的质子——136
多彩的解决方案——138
色荷——142
色荷混合与匹配— —143
色、荷和流——148
色荷存在的证据——152
加速器的插曲——154
LEP——世界上最大的加速器——155
OPAL的颜色——161
服从量子规律——165
击败无穷大——168
QCD理论诞生——171
HERA—— 世界上最大的电子显微镜——178 回旋加速器的问题——181
质子中的部分子——183
寻找自由夸克——188
美丽的底夸克——197
顶夸克——204
大草原下的原子粉碎机——207
锁定顶夸克— 210
六夸克宇宙——217

第 5 章
QCD 理论的一个数字—221
电磁作用变得更强……——223
……而强力却变得更弱——227 一个诡谲莫测的参数——233
夸克变轻了——234

第 6 章
社交达人——胶子—237
喷注和瑞士手表——237 喷注的世界——240
胶子的玩笑——245
胶球及其他奇特强子态——247

第 7 章
夸克和强子 — 251
夸克禁闭——252
强子模型——256
企鹅图和褐色的垃圾——260


第 8 章
显微镜下的夸克——268 海夸克和价夸克——270 夸克与原子核——280
修正经验——282
用光击打质子——285
自旋：一次危机——290
坡密子：重生——297

第 9 章
无事生非——301
虚空之力——303
对称性、QCD以及虚无的空间——305 在真空中迂回前进——310
真空的终章——318

第10章
棋盘QCD——317
计算机上的QCD——320
格点计算的硕果——327
创造新物质态— 332
太空，最后的前沿阵地— 334


译后记
在理解的边疆——336