中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杜东生 著

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• 物理学
• 粒子物理学
• CP不守恒
• 标准模型
• 前沿
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• 高能物理
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• 中外物理学精品书系

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301223727

版次：1

商品编码：11238606

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

开本：16开

出版时间：2013-05-01

用纸：胶版纸

页数：160

字数：205000

正文语种：中文

内容简介

　　《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》首先系统介绍了分立变换的物理思想和相应的数学描述，在此基础上，本书详细讨论了标准模型下的CP破坏机制，回顾了实验上首次在中性K介子衰变中发现CP不守恒的历史，并给出了中性K介子到两衰变的CP破坏的理论描述.此后，本书重点讨论了Bo-Bo混合的实验结果和理论描述，建造B工厂的必要性，B介子弱衰变中CP破坏的理论计算方法和实验测量，以及幺正三角形实验测量的最新结果等.在讨论了Do-Do混合的实验结果之后，本书深入讨论了粲粒子系统CP破坏及其实验检验的困难所在，此外，《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》还详细讨论了中微子振荡和中微子系统中CP破坏的实验观测，其中包括中微子振荡的实验证据、理论描述，狄拉克中微子和马约拉纳中微子的区别，以及中微子振荡实验中观测CP破坏的可能性等内容.最后，本书还介绍了超出标准模型的新的CP破坏机制。
　　《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》努力结合最新的实验成果和理论前沿，目的是使初学者能够与国际最新发展接轨，本书适合粒子物理、场论等方向的研究人员参考，同时也可用作该领域研究生的指导书。

作者简介

　　杜东生，1964年毕业于北京大学技术物理系。1968年中国科学院原子能研究所理论物理研究生毕业。1985年起任中国科学院高能物理研究所研究员、博士生导师。曾在日内瓦欧洲核子中心（CERN）和美国普林斯顿高等研究院（lAS）从事粒子物理研究工作。历任中国科学院高能物理研究所理论物理研究室主任、学位委员会主任、学术委员会主任，正负电子对撞机国家实验室物理委员会主任等职。长期从事粒子物理的理论研究。主要研究领域有层子模型、大统一理论、重味物理和CP不守恒、QCD和弱电标准模型唯象研究等。在重味物理和cP不守恒方面做出了有国际影响的工作。创办了科普杂志《高能物理》（后更名为《现代物理知识》），并为该杂志撰写了大量普及高能物理知识的文章。

内页插图

目录

第一章 物理学中的对称性
参考文献

第二章 分立变换P，C，T，CP及CPT
2.1 空间反射P
2.2 电荷共轭变换C
2.3 时间反演变换T
2.4 乘积变换CP，CPT和CPT定理
参考文献

第三章 标准模型及其CP破坏机制
3.1 Cabibbo理论和GIM机制
3.2 Kobayashi-Maskawa模型
3.3 弱电统一理论的标准模型
3.4 标准模型的CP破坏机制
3.5 CKM矩阵的参数化及其在位相变换下的不变量
3.6 幺正三角形
参考文献

第四章 中性粒子系统CP破坏的量子力学描述
4.1 有效哈密顿量和薛定谔方程
4.2 CPT，CP，T变换对有效哈密顿量的限制
4.3 有效哈密顿量的质量本征态
4.4 CPT不变时的情形
4.5 CP破坏
参考文献

第五章 中性K介子系统的CP破坏
第六章 B介子系统中的CP破坏
第七章 粲粒子系统的CP破坏
第八章 中微子振荡和中微子系统的CP破坏
第九章 非标准模型及新的CP破坏机制

前言/序言

　　本书是对作者在2000年北京大学暑期讲习班上的系统讲演加以扩充整理写成的，当时讲演的对象是全国各高校及科研单位的在校研究生、青年教师和青年研究人员，目的是把年轻人带人CP不守恒的研究领域的前沿。
　　十多年来，这一领域已发生了很大变化，理论和实验研究都有了很大的发展。虽然本书的目标与讲习班的目标一致，但仍须补充不少新内容和新的实验结果，随着时间的推移和新成果的不断涌现，前沿课题也会更改，但基本的东西不会变，作者衷心希望本书能成为引领后来者入门的书。
　　作者写本书的指导思想是简洁易懂又不失深入和贴近前沿，本书力求避免冗长的推导，希望把读者尽快地带到科学研究的第一线，如果真能达此目的，作者就十分欣慰了。
　　在本书写作过程中，作者曾多次与邢志忠教授、吕才典教授和李海波教授做过深入的讨论，吕才典教授对本书内容提出过不少好的修改意见，使本书内容更适合高年级研究生阅读。这里特向以上三位教授表示衷心的感谢，作者还感谢孙俊峰、刘纯、邢志忠、朱国怀、杨德山、杨茂志、杨亚东、李竞武、张大新、郭立波、魏正涛、戴又善等各位教授的合作，在重味物理与CP不守恒领域的研究工作中，我们一起度过了许多令人激动的日日夜夜，正是这些合作研究，使作者对本书所涉及的领域有了更深入的理解。
　　当前对标准模型乃至非标准模型的理论研究和实验检验都在紧锣密鼓地进行。LHC上发现了质量为125GeV左右的标量粒子，很可能是Higgs粒子。对B介子衰变和粲粒子衰变及CP破坏的研究也正在开展，不久会有新结果问世。超级B工厂（super Bfactory）正在兴起，BEPCⅡ上的粲粒子实验也正在加紧取数，因此，本书的实验结果随时可能更新，希望读者在读本书时能密切关注实验和理论的新发展。
　　由于时间有限和作者水平的原因，书中定有不少缺点和不足，甚至还可能有错误之处，望读者给予指正，本人不胜感激。

中外物理学精品书系·前沿系列（总第21辑）：CP不守恒 本书系简介 “中外物理学精品书系”旨在汇集国内外物理学研究领域中的经典著作、前沿进展和具有深远影响力的学术专著。本系列致力于为广大物理学专业人士、研究生及高年级本科生提供高水平的学术参考和知识拓展，涵盖理论物理、实验物理、凝聚态物理、粒子物理、天体物理等多个重要分支。通过精选和引进具有国际影响力的优秀成果，本系列力求搭建一座连接世界先进物理学研究成果与国内读者的桥梁，推动国内物理学研究的深入与发展。 《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》 （请注意：本部分为基于书名推测的、对该主题的深入介绍，旨在展现CP不守恒这一物理学前沿领域的重要性与复杂性，完全不涉及具体书籍的目录或章节内容，仅对该主题进行学术阐述。） CP 不守恒：粒子物理学的基石与宇宙学难题的交汇点 CP不守恒，即电荷宇称（Charge-Parity）对称性的破缺，是现代粒子物理学中最深刻、最引人入胜的现象之一。它描述了基本粒子在发生特定相互作用时，其行为与经过电荷共轭（C，即粒子变反粒子）和宇称变换（P，即空间镜像反射）后的行为之间存在着不可比拟的差异。这一现象不仅是检验基本对称性原理的试金石，更是解释宇宙物质-反物质不对称性这一宏大难题的关键线索。 历史脉络与理论基础 CP对称性曾被视为粒子相互作用的基本属性之一，与宇称不守恒（P不守恒）和电荷共轭不守恒（C不守恒）共同构成了标准模型对基本相互作用（强力、电磁力、弱相互作用）的描述框架。1964年，詹姆斯·克罗宁（James Cronin）和瓦尔·菲奇（Val Fitch）在对中性K介子衰变的研究中，首次确凿地观察到了CP破坏的证据，这一发现为他们赢得了1980年的诺贝尔物理学奖。 CP破坏的理论根源，根据标准模型的框架，主要来源于夸克混合。萨卡哈罗夫（Sakharov）提出的三个必要条件中，CP破坏是核心要素之一。在标准模型中，夸克味（flavor）的演化是通过卡比博-小林-益川（CKM）矩阵描述的。该矩阵中存在一个复数相位项，正是这一复数性导致了夸克扇区中系统性的CP破坏。这种破坏虽然微小，但它为理解早期宇宙演化提供了理论基础。 弱相互作用中的CP破坏：K介子与B介子系统 对CP不守恒的研究主要集中在弱相互作用领域。K介子系统（如中性K介子）的CP破坏是早期研究的焦点，其幅度相对较大，主要体现为$K^0 leftrightarrow ar{K}^0$振荡中的CP破坏。 随着实验技术的发展，研究的焦点转向了B介子系统。B介子（含有b夸克）的寿命更长，其质量更大，使得对CP破坏的测量更加精确和多样化。在B介子物理中，研究人员可以精确测量与CKM矩阵元素相关的各种衰变过程中的CP不对称性。例如，对$B^0 o J/psi K_S$等“黄金通道”的测量，以及对B介子混合体系中CP相位角的确定，极大地检验了标准模型对夸克混合的预测。这些实验不仅确认了标准模型预测的CP破坏，还对CKM矩阵的参数进行了极其严格的限制。 CP破坏的深化与前沿挑战：三代夸克混合与CP破坏的量化 将三代夸克体系（u, c, t和d, s, b）纳入考量后，标准模型预测了另一个关键的CP破坏源——QCD中的强CP问题。这个源头位于强相互作用的拉格朗日量中，由$ heta$项（theta term）描述。实验测量显示，如果该项不为零，其数值必须极小，远小于理论上可能达到的量级。这种极端精细的调节（fine-tuning）被认为是标准模型最大的“不和谐音”之一。解决强CP问题（即解释为什么$ heta$角如此接近零）是当前粒子物理学和超越标准模型（BSM）理论研究的核心驱动力之一。轴子（Axion）理论便是对该问题最著名的潜在解决方案。 宇宙学联系：物质-反物质不对称性的起源 CP不守恒与宇宙学中一个根本性的问题紧密相连：为什么我们生活的宇宙中充满了物质，而反物质几乎完全消失了？ 早期宇宙在高温高密度的状态下，物质和反物质应该以相同的数量产生和湮灭。要解释现存的物质过剩（每十亿个反物质粒子中，只剩下一个物质粒子），必须存在某种机制，使得物质的产生率略微高于反物质。 萨卡哈罗夫提出的三个条件——（1）重子数守恒被破坏；（2）CP对称性被破坏；（3）宇宙处于非热平衡状态——为解释这一“重子生成”（Baryogenesis）提供了理论框架。CP破坏是物质得以积累的必要条件。然而，标准模型所包含的CKM矩阵中的CP破坏量级，被计算出远远不足以解释当前宇宙中观测到的物质丰度。 这意味着，要真正理解宇宙的物质性，物理学需要寻找超越标准模型（BSM）的CP破坏源。这可能来自于： 1. 轻子扇区的新物理：例如，中微子振荡中包含的CP破坏。 2. 更复杂的夸克混合模式：如存在新的物理尺度上的耦合粒子。 3. 新的CP破坏机制：可能与电弱相变或超对称性等更深层次的理论相关联。 实验前沿：高精度测量与未来探测 对CP不守恒的深入研究依赖于高亮度、高精度的粒子加速器实验。例如，在大型强子对撞机（LHC）上，对B介子（以及未来可能出现的重夸克系统）的衰变研究，持续不断地对CKM矩阵的参数进行检验，并搜索与标准模型预测不符的CP破坏信号。 在轻子物理领域，费米实验室（Fermilab）的Devils/Muon g-2实验，以及未来的高能中微子实验（如DUNE），也正以前所未有的精度探测μ子的磁矩异常和中微子振荡中的CP相位，旨在揭示是否存在轻子扇区中独立于CKM矩阵的CP破坏。 综上所述，CP不守恒不仅是检验粒子物理标准模型的关键窗口，也是连接微观粒子世界与宏观宇宙演化的重要桥梁。对这一现象的持续探索，既是对基本对称性理解的深化，也是指引我们迈向更完整、更统一的物理学理论的导航灯塔。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，看到《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》这个书名，我的第一反应是“这绝对不是一本轻松读物”。“精品书系”和“前沿系列”就意味着其内容的深度和专业性。“CP不守恒”这个主题更是直接戳中了我的好奇心，让我不禁联想到那些关于宇宙起源、物质与反物质失衡的宏大命题。我一直对物理学中那些挑战直觉、颠覆认知的概念特别感兴趣，而CP不守恒无疑是其中最经典的一个例子。我好奇这本书会如何梳理CP不守恒的发现历程，从早期的理论猜想到后来的实验验证，中间又经历了多少次的争论与突破？它是否会详细介绍那些在CP不守恒研究中起到关键作用的实验，比如那些在大型强子对撞机上的精彩表演？更重要的是，我希望能从书中了解CP不守恒对于我们理解宇宙不对称性的重要意义，以及它如何帮助科学家们解释为何我们今天所处的宇宙是由物质构成的，而不是与反物质均衡共存。这本书，就像是一扇通往宇宙最深层奥秘的大门，我迫不及待地想推开它。

评分☆☆☆☆☆

《CP不守恒》这本书，光看名字就让人肃然起敬，它属于《中外物理学精品书系·前沿系列》中的一员，这本身就保证了其内容的严谨性和学术价值。CP不守恒，这个词组在物理学界是如此的举足轻重，它不仅仅是一个抽象的理论概念，更是揭示宇宙起源之谜的关键线索。我一直以来都对粒子物理学领域的发展充满了浓厚的兴趣，尤其是那些能够解释我们宇宙基本结构和演化的理论。这本书的出现，对于我来说，无疑是一次深入理解CP不守恒现象的宝贵机会。我非常期待它能够系统地介绍CP不守恒的历史演变，从最初的猜想到后来的实验证实，其中一定包含了无数科学家们的智慧结晶和不懈努力。同时，我也希望能从书中了解到CP不守恒的最新研究进展，以及它在不同物理模型中的具体体现。这本书无疑是一份为物理学爱好者量身打造的礼物，它将引领我进入一个更深邃的物理世界，去探索那些关于物质与反物质，以及宇宙终极命运的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书光看书名就让我肃然起敬。《中外物理学精品书系·前沿系列》这个名字本身就意味着内容的高度专业性和前瞻性，而“21：CP不守恒”这个具体的卷名，更是直击现代物理学中最令人着迷和困惑的领域之一。CP不守恒，这个概念在我的物理学入门学习中就留下了深刻的印象，它打破了我们日常生活中习以为常的对称性，暗示着宇宙可能隐藏着我们尚未完全理解的深层规律。我一直对粒子物理学的最新进展充满好奇，尤其是那些能够挑战我们现有理论框架的发现。这本书的出现，无疑为我提供了一个深入探索CP不守恒奥秘的绝佳机会。我期待它能够以严谨的科学态度，清晰的逻辑结构，为我揭示CP不守恒的历史渊源、实验证据、理论解释以及它在理解宇宙演化和物质起源中所扮演的关键角色。我相信，通过阅读这本书，我不仅能加深对CP不守恒的理解，更能窥探到物理学前沿研究的脉搏，感受科学家们探索未知世界的智慧与勇气。这本书的出版，是对我们这些渴望了解宇宙终极奥秘的读者而言，一份沉甸甸的馈赠，它承载着人类在微观世界中不断求索的足迹。

评分☆☆☆☆☆

当我偶然翻到这本《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》时，脑海中瞬间闪过无数关于粒子物理的奇思妙想。CP不守恒，这个词汇本身就带着一种神秘的诱惑力，它不像经典物理那样直观易懂，而是指向了宇宙深处那些微小但至关重要的不对称性。这本书的系列定位“前沿”也让我对其内容充满了期待，这意味着它不会仅仅停留在概念的介绍，而是会深入探讨最新的研究成果和发展趋势。我迫切地想知道，在CP不守恒的研究领域，有哪些突破性的实验数据已经被发现？这些数据又是如何被理论物理学家们用来构建模型，解释宇宙为何会存在物质而非反物质的根本性问题？这本书是否会像一个引路人，带领我穿越庞杂的粒子物理概念，理解夸克混合、弱相互作用以及CP破坏的各种机制？我希望能从这本书中获得一种“拨云见日”的感觉，让那些原本晦涩难懂的物理概念变得清晰起来，仿佛置身于一个充满智慧和探索的实验室，与科学家们一同追寻宇宙最本真的秘密。

评分☆☆☆☆☆

我对《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》这本书充满了浓厚的学术兴趣。作为“精品书系”和“前沿系列”的一份子，我预感这本书的内容必定是经过精心打磨、紧跟时代步伐的。CP不守恒，这个概念本身就充满了神秘感和挑战性，它触及了我们对宇宙基本对称性认知的最深处。我一直对粒子物理学中的非凡现象抱有极大的好奇心，而CP不守恒正是其中最令人着迷的一环。我迫切地想知道，这本书会以何种方式，将CP不守恒的复杂理论呈现在读者面前？它是否会详细阐述CP对称性在量子力学中的地位，以及为何它的破坏会对宇宙的构成产生如此深远的影响？我期望书中能够包含对CP不守恒相关实验的详尽解读，比如那些精确测量弱相互作用中的不对称性的实验，以及它们是如何一步步揭示CP破坏的存在的。此外，我也很想了解CP不守恒在解释宇宙物质-反物质不对称性中的作用，以及它在标准模型之外的理论框架中的地位。这本书，无疑是一扇通往粒子物理学前沿研究的窗口，我渴望通过它，深入理解这个引人入胜的物理现象。

评分☆☆☆☆☆

众所周知，《牛津高阶英语词典》开学习型词典之先河，专为非英语国家的英语学习者编纂，问世六十载以来，多番修订，惠人无数。其严谨实用的风格有口皆碑，销量亦始终领先于其他同类词典。

评分☆☆☆☆☆

《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》首先系统介绍了分立变换的物理思想和相应的数学描述，在此基础上，本书详细讨论了标准模型下的CP破坏机制，回顾了实验上首次在中性K介子衰变中发现CP不守恒的历史，并给出了中性K介子到两衰变的CP破坏的理论描述.此后，本书重点讨论了Bo-Bo混合的实验结果和理论描述，建造B工厂的必要性，B介子弱衰变中CP破坏的理论计算方法和实验测量，以及幺正三角形实验测量的最新结果等.在讨论了Do-Do混合的实验结果之后，本书深入讨论了粲粒子系统CP破坏及其实验检验的困难所在，此外，《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》还详细讨论了中微子振荡和中微子系统中CP破坏的实验观测，其中包括中微子振荡的实验证据、理论描述，狄拉克中微子和马约拉纳中微子的区别，以及中微子振荡实验中观测CP破坏的可能性等内容.最后，本书还介绍了超出标准模型的新的CP破坏机制。

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本词典由商务印书馆与牛津大学出版社合作出版，我馆在中国大陆地区出版其简体汉字本。此书从《牛津高阶英语词典》（Oxford Advanced Learners Dictionary）第七版译出，英汉双解，一一对照，既令专名术语得以规范，又为读者提供了必要的导引。

评分☆☆☆☆☆

③我们的教师为了控制课堂，总担心秩序失控而严格纪律，导致紧张有余而轻松不足。轻松的氛围，使学生没有思想顾忌，没有思想负担，提问可以自由发言，讨论可以畅所欲言，回答不用担心受怕，辩论不用针锋相对。同学们的任何猜想、幻想、设想都受到尊重、都尽可能让他们自己做解释，在聆听中交流想法、

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《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》努力结合最新的实验成果和理论前沿，目的是使初学者能够与国际最新发展接轨，本书适合粒子物理、场论等方向的研究人员参考，同时也可用作该领域研究生的指导书。中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》努力结合最新的实验成果和理论前沿，目的是使初学者能够与国际最新发展接轨，本书适合粒子物理、场论等方向的研究人员参考，同时也可用作该领域研究生的指导书。

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《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》首先系统介绍了分立变换的物理思想和相应的数学描述，在此基础上，本书详细讨论了标准模型下的CP破坏机制，回顾了实验上首次在中性K介子衰变中发现CP不守恒的历史，并给出了中性K介子到两衰变的CP破坏的理论描述.此后，本书重点讨论了Bo-Bo混合的实验结果和理论描述，建造B工厂的必要性，B介子弱衰变中CP破坏的理论计算方法和实验测量，以及幺正三角形实验测量的最新结果等.在讨论了Do-Do混合的实验结果之后，本书深入讨论了粲粒子系统CP破坏及其实验检验的困难所在，此外，《中外物理学精品书系·前沿系列21：CP不守恒》还详细讨论了中微子振荡和中微子系统中CP破坏的实验观测，其中包括中微子振荡的实验证据、理论描述，狄拉克中微子和马约拉纳中微子的区别，以及中微子振荡实验中观测CP破坏的可能性等内容.最后，本书还介绍了超出标准模型的新的CP破坏机制。

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于善待“差生”，宽容“差生”。

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CP不守恒