高能对撞物理

目录
丛书序
前言
第一章导论1
1.1相互作用和基本粒子1
1.1.1粒子的分类3
1.1.2J/ψ粒子的发现和OZI规则9
1.1.3b和t夸克的寻找15
1.1.4强子结构18
1.2加速器简介23
1.2.1历史上的加速器23
1.2.2直线加速器28
1.2.3同步回旋加速器29
1.2.4束流的聚焦和稳定性31
1.2.5对撞机的亮度和质心系能量32
1.3粒子的探测和鉴别34
1.3.1粒子和物质的相互作用35
1.3.2电子和光子在介质中的能量损失38
1.3.3强子簇射43
1.3.4能量分辨45
1.3.5粒子动量的测量48
1.3.6粒子的鉴别51
1.4习题58
参考文献59
第二章对称性61
2.1对称性和守恒定律61
2.1.1经典力学中的对称性62
2.1.2量子力学中的对称性64
2.1.3对称性和群66
2.2连续时空对称性68
2.2.1空间平移不变性和动量守恒定律68
2.2.2空间转动不变性和角动量守恒定律70
2.2.3时间平移不变性和能量守恒定律72
2.3不连续时空对称性73
2.3.1空间反射和宇称守恒73
2.3.2时间反演不变性74
2.4内部对称性76
2.4.1电荷共轭变换C和CPT定理76
2.4.2G变换和G宇称守恒81
2.5幺正群83
2.5.1U(1)规范不变性83
2.5.2SU(2)群和同位旋85
2.5.3SU(3)群89
2.6习题93
参考文献93
第三章夸克的分布函数和碎裂函数94
3.1ep深度非弹性散射94
3.2从形状因子到结构因子95
3.3部分子假设和夸克部分子分布函数99
3.4弱相互作用的深度非弹散射103
3.4.1带电流深度非弹散射过程103
3.4.2中微子中性流深度非弹散射过程104
3.5部分子分布函数的参数化105
3.6强子对撞的部分子模型107
3.6.1两体单举过程107
3.6.2Drell-Yan轻子对产生过程110
3.7胶子分布函数的确定112
3.8部分子的碎裂模型和碎裂函数115
3.8.1洛伦兹不变的普适性碎裂函数116
3.8.2碎裂函数的唯象学120
3.8.3重夸克的碎裂函数123
3.9部分子碎裂的计算机模拟125
3.9.1夸克独立碎裂模型125
3.9.2夸克弦碎裂模型127
3.9.3胶子喷注131
3.10习题133
参考文献133
第四章标准模型135
4.1U(1)定域规范不变性137
4.2SU(n)定域规范不变性139
4.3应用特例:SU(2)和SU(3)定域规范理论142
4.3.1SU(2)定域规范理论142
4.3.2SU(3)规范理论和QCD144
4.4手征对称性和V-A理论146
4.5无破缺的SU(2)L×U(1)Y规范理论148
4.6自发破缺的对称性和戈德斯通定理151
4.6.1U(1)整体规范变换的情形152
4.6.2非阿贝尔群规范变换的情形154
4.7定域规范对称性和希格斯机制155
4.8电弱统一模型156
4.8.1非阿贝尔规范群的希格斯机制和规范场粒子质量156
4.8.2轻子的质量158
4.8.3夸克的质量和混合158
4.9CKM混合矩阵161
4.10习题163
参考文献164
第五章QCD简介165
5.1QCD的拉氏量165
5.2色因子和位势168
5.2.1夸克-反夸克相互作用168
5.2.2夸克-夸克相互作用170
5.3色荷代数172
5.4正规化和重整化175
5.4.1维数正规化176
5.4.2重整化178
5.5跑动耦合常数αs182
5.6重整化群的不变性187
5.7软胶子辐射190
5.8部分子密度的Q2演化和DGLAP方程192
5.9三喷注物理及胶子的发现198
5.9.1正负电子对撞的强子喷注事例199
5.9.2三喷注202
5.10习题208
参考文献208
第六章CP宇称破坏210
6.1中性赝标量介子的CP变换，时间演化和混合211
6.2K0-K0系统215
6.3CP破坏机制的分类218
6.4η+-、η00及中性K介子系统中的直接CP破坏219
6.5带电介子弱衰变中的直接CP破坏222
6.6B0-B0混合中的间接CP破坏224
6.7混合和衰变干涉效应中的CP破坏228
6.8标准模型的CP破坏机制229
6.8.1CKM矩阵的Wolfenstein参数化229
6.8.2幺正三角形231
6.9中性B介子衰变中的CP不对称性和幅角测量235
6.9.11角的测量236
6.9.22角的测量241
6.9.33角的测量244
6.10CPT在B介子工厂中的检验249
6.11习题251
参考文献252
第七章中性粲介子混合和类粲偶素强子态253
7.1中性赝标量介子的含时衰变率254
7.2D0-D0混合258
7.2.1D0→K+π-含时衰变260
7.2.2D0→K+π-衰变中的CP破坏263
7.2.3ψ(3770)→DD过程的量子关联效应测强相角δKπ264
7.2.4D0(D0)到CP本征态的衰变266
7.2.5D0的共轭三体衰变道混合参数的测量272
7.2.6D0共轭三体衰变道混合参数的模型无关测量277
7.2.7利用其他衰变道测量D0ˉD0混合279
7.3XYZ类粲偶素新强子谱281
7.3.1X(3872)282
7.3.2Y(4260)、Y(4360)和Y(4660)286
7.3.3Zc(3900)±，0288
7.4习题295
参考文献296
第八章Z和W物理301
8.1W和Z粒子的发现301
8.1.1强子对撞中W粒子的产生和衰变303
8.1.2强子对撞中Z粒子的产生和衰变307
8.2LEP正负电子对撞机上Z0的产生310
8.3电弱可观测量的高阶修正313
8.4LEP对撞机上的lineshape测量318
8.5Z衰变的不可见宽度和中微子代数Nν的测量323
8.6LEP对撞机Z能区的不对称性测量326
8.6.1前后不对称性测量327
8.6.2末态费米子的极化不对称性Apol331
8.6.3初态电子极化的不对称性测量ALR337
8.7WW对物理339
8.7.1W粒子对的实验测量342
8.7.2W粒子对产生的反常三规范玻色子耦合344
8.7.3对产生的W粒子的螺旋性351
8.8习题354
参考文献354
第九章希格斯物理356
9.1标准模型的希格斯物理基础358
9.2e+e-对撞机上希格斯粒子的产生360
9.3希格斯粒子的衰变363
9.4强子对撞机上希格斯粒子的产生365
9.5LHC上标准模型希格斯粒子的寻找372
9.6LHC上希格斯玻色子耦合的测量384
9.7*小超对称理论模型MSSM中的希格斯物理简介388
9.8LHC上超标准模型希格斯玻色子的寻找398
参考文献401
第十章展望405
10.1大统一的理论模型405
10.2超对称性粒子的实验寻找408
10.2.1squark和gluino的寻找412
10.2.2χ±和χ0的寻找418
10.2.3超对称性轻子的寻找422
10.3未来的直线对撞机项目425
参考文献428
附录A度规、狄拉克场和电磁场规范约束433
A.1度规433
A.2狄拉克场434
A.3电磁场的规范约束436
附录B群论简介438
附录C高速粒子运动学450
C.1洛伦兹变换450
C.2洛伦兹变换的快度描写452
C.3洛伦兹不变的散射振幅与相空间454
C.4反应截面459
C.5一些物理量在实验室系和质心系之间的变换关系461
C.6一些过程的截面公式465
C.6.1共振态公式465
C.6.2轻粒子的产生465
C.6.3弱规范玻色子的产生467
C.6.4单举强子反应468
C.6.5双光子过程469
C.7习题470
参考文献470