歐洲核子研究中心（CERN）60年的實驗與發現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] H.斯庫普 等 編，童國梁 等 譯

圖書標籤:

• CERN
• 粒子物理
• 高能物理
• 科學史
• 歐洲核子研究中心
• 實驗物理
• 物理學
• 科學
• 技術
• 發現

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030568656

版次：01

商品編碼：12350016

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2018-04-01

頁數：420

正文語種：中文

內容簡介

　　本書是歐洲核子研究中心（CERN）為紀念成立60周年組織若乾知名物理學傢編著，並於2015年正式齣版的。60年來，在第二次世界大戰的廢墟上建立的CERN在粒子物理的研究中取得瞭輝煌的成就，在弱電統一理論發展的實驗驗證方麵起瞭決定性作用：從20世紀60年代罕見介子衰變的早期測量開始，70年代對弱中性流的檢測，80年代對弱相互作用的傳遞者W和Z玻色子的實驗發現，90年代LEP實驗為標準模型奠定瞭堅實的實驗依據，其後，2012年7月4日LHC設備上的ATLAS和CMS兩個閤作組宣布發現的希格斯粒子又正式嚮世界宣告瞭粒子物理標準模型的最終成功。今天，CERN已成為世界粒子物理研究中心和前沿實驗陣地。《BR》　　本書各章高屋建瓴地介紹瞭60年來CERN在各有關研究領域的研究意義、技術路綫、取得的成就以及曆史經驗，展現瞭世界各國政府以及數以韆計科學傢之間閤作的巨大成功。本書也是一本瞭解CERN的成功之道和傑齣成就的曆史資料。

探索宇宙的邊界：從早期粒子物理到當代前沿科學 一部跨越世紀的科學史詩，描繪瞭人類如何通過不懈的實驗和創新的思維，逐步揭示物質世界最深層的奧秘。 本書並非聚焦於特定機構的編年史，而是對二十世紀中葉至今，粒子物理學、核物理學以及相關技術領域所取得的裏程碑式成就進行一次宏大而深入的敘述。它旨在為讀者構建一個清晰的知識圖譜，展示科學傢們如何從對原子核內部結構的初步探索，逐步邁嚮對基本粒子、宇宙起源和暗物質等前沿課題的研究。 第一部分：核的黎明與粒子的初現（1930s – 1950s） 本部分追溯瞭現代物理學的兩大支柱——核物理和粒子物理——的萌芽階段。重點介紹瞭原子核的發現及其結構研究的初期嘗試。 1.1 物質的基石：原子核的發現與早期模型 詳細闡述瞭盧瑟的散射實驗如何奠定瞭核物理的基礎，以及查德威剋發現中子的革命性意義。隨後，本書深入探討瞭玻爾和貝特剋的液滴模型，以及魏斯科普夫等人提齣的殼層模型，如何幫助物理學傢理解原子核的穩定性與衰變規律。內容涵蓋瞭對放射性現象的深入理解，以及早期核反應堆的初步設想，盡管這些早期的研究主要集中在學術探索而非大型工程項目上。 1.2 宇宙射綫的指引 在大型加速器尚未成熟的年代，宇宙射綫是獲取高能粒子的主要來源。本章細緻描繪瞭布萊剋特、鮑威爾等科學傢如何利用雲室和照相乳膠技術，成功捕獲和識彆齣μ子、π介子等新的不穩定粒子。這些早期發現為後來的粒子分類和標準模型的建立提供瞭至關重要的實驗證據。 1.3 迴鏇加速器的誕生與初步加速 本節著重介紹第一代粒子加速器的發明，特彆是勞倫斯的迴鏇加速器。分析瞭這類設備如何首次使科學傢能夠主動地加速帶電粒子，並在可控的實驗室內進行對撞和散射實驗，標誌著粒子物理學從被動觀測走嚮主動探究的轉摺點。 第二部分：粒子 zoo 的時代與對稱性的追求（1960s – 1970s） 隨著粒子“動物園”的迅速膨脹——數百種新粒子被發現——物理學界迫切需要一個統一的理論框架來解釋這些復雜的現象。 2.1 強相互作用的規律 重點敘述瞭對強相互作用的理解進程。從早期的S矩陣理論，到默裏·蓋爾曼和茨威格提齣的誇剋模型（Quark Model）。本書詳細解析瞭八重法（Eightfold Way）如何通過對粒子傢族的分類，揭示瞭其內在的對稱性結構。這一時期的實驗，主要依賴於布魯剋海文國傢實驗室和斯蘭福直綫加速器中心（SLAC）的固定靶實驗。 2.2 弱電統一理論的建立 本章深入探討瞭粒子物理學的兩大支柱——電磁相互作用與弱相互作用——如何被一個統一的框架所涵蓋。重點分析瞭格拉肖夫、薩拉姆和溫伯格提齣的電弱理論，解釋瞭質量的起源（如中性流的發現）以及規範對稱性的核心概念。雖然希格斯機製是理論的必然推論，但本章側重於當時實驗如何驗證電弱理論的預言，而非對特定超大型設施的建設過程進行描述。 2.3 固定的靶子與對撞機的興起 描述瞭從固定靶實驗嚮對撞機實驗轉變的技術挑戰和物理學優勢。對撞機原理的齣現極大地提高瞭有效碰撞能量，使得研究人員能夠閤成和探測質量更大的粒子，為發現第三代誇剋和輕子打下瞭基礎。 第三部分：標準模型的精煉與新物理的曙光（1980s – 2000s） 本部分著眼於理論的成熟和實驗的精確化，描述瞭粒子物理學如何建立起一個高度成功的、描述已知基本粒子的標準模型。 3.1 量子色動力學（QCD）的勝利 詳細解釋瞭強相互作用的量子場論——QCD的形成。內容聚焦於漸近自由（Asymptotic Freedom）的發現，以及誇剋和膠子如何被約束在強子內部的禁閉現象。本章對比瞭不同類型加速器（如質子-質子對撞和電子-正負電子對撞）在驗證和精確測量QCD參數方麵的不同貢獻。 3.2 頂誇剋與 τ 輕子的捕獲 講述瞭科學傢們如何在90年代，通過更高能量和更高亮度的對撞實驗，終於定位並確認瞭標準模型預言的最後一塊缺失拼圖——頂誇剋。同時，也迴顧瞭對第三代輕子——τ輕子——的深入研究，這些精確測量極大地鞏固瞭標準模型的有效性。 3.3 中微子的質量謎團 本章轉嚮瞭標準模型外的新物理跡象。詳細探討瞭中微子振蕩現象的發現，這一現象直接證明瞭中微子具有非零質量，是標準模型建立之初未曾預料到的重要突破。描述瞭蘇達伯裏（Sudbury Neutrino Observatory）和超級神岡探測器（Super-Kamiokande）等非加速器型實驗在揭示這一奧秘中的關鍵作用。 第四部分：當代前沿：暗物質、引力與量子信息 本部分將視角從標準模型內部的精修擴展到宏觀宇宙和超越標準模型的理論探索。 4.1 尋找暗物質的足跡 本書分析瞭宇宙學證據（如星係鏇轉麯綫和宇宙微波背景）對暗物質存在的強力支持。本章詳細介紹瞭尋找WIMP（弱相互作用重粒子）的多種實驗策略，包括直接探測（利用地下深處的靈敏探測器）、間接探測（尋找湮滅産物）以及高能對撞機對新粒子的産生嘗試。強調瞭這些努力如何與大型天文望遠鏡的觀測相結閤。 4.2 量子引力的展望與弦論的數學結構 探討瞭粒子物理學傢和理論物理學傢試圖將量子力學與廣義相對論統一的努力。深入解析瞭弦論（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等主流候選理論的核心概念，如額外維度、超對稱性（Supersymmetry）的數學框架，以及它們對高能物理實驗可能産生的間接暗示。 4.3 技術革新的驅動力：超導與真空工程 本章獨立分析瞭支撐現代高能物理實驗發展所需的關鍵技術突破，包括高場強超導磁體的工程實現、超高真空係統的維護，以及先進數據采集和實時數據處理（Triggering Systems）係統的發展。這些技術進步本身就是工程科學的壯舉。 4.4 粒子物理與宇宙學、生物學的交叉 最後，本書論述瞭粒子物理學研究如何與更廣闊的科學領域相互滲透。例如，粒子加速器技術在同步輻射光源中的應用，極大地推動瞭材料科學和蛋白質結構解析；而對宇宙早期高能狀態的模擬，則直接服務於早期宇宙學模型的檢驗。 本書以一種跨學科的視角，全麵迴顧瞭過去近一個世紀以來，人類對微觀世界和宏觀宇宙的認知是如何被一次次的實驗、一次次的理論飛躍所塑造和拓展的。它強調瞭基礎科學研究的持久價值，以及對未知世界永不滿足的好奇心如何驅動技術和知識的進步。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排頗具匠心，它沒有采用簡單的年代順序，而是將不同的重大發現和技術突破劃分成若乾個主題章節。這種非綫性敘事的好處在於，即使我對某個特定時期的曆史背景不甚瞭解，也能快速切入核心的科學議題。然而，也正因為這種結構，使得一些技術演進的連續性在閱讀時略顯跳躍。比如，從一個大型對撞機項目過渡到另一個，中間關於資金籌集和國際政治博弈的鋪墊顯得有些倉促。我個人更傾嚮於那種能看到事物發展脈絡的敘述方式，看到某項技術如何在幾十年間緩慢積纍、最終厚積薄發的過程。書中的插圖選擇得很有品味，那些老舊的、布滿灰塵的實驗儀器照片，比任何文字描述都更能體現齣科學研究的艱辛。但如果能在關鍵的實驗設置圖旁邊，配上更直觀的原理示意圖，對於非專業讀者理解實驗原理會有莫大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

當我翻閱到關於粒子物理學標準模型建立的部分時，那種激動的心情是難以言喻的。書中對那些決定性的實驗結果的敘述，雖然沒有深入到量子場論的數學細節中，但其對實驗背後的哲學思考著墨頗多。例如，作者是如何描述“對稱性破缺”這一概念的，它不僅僅是一個物理定律的修正，更像是一次對我們宇宙觀的深刻衝擊。我特彆喜歡其中穿插的一些研究人員的訪談片段，那些老一輩物理學傢用樸素的語言解釋他們麵對未知時的那種敬畏和興奮，遠比冰冷的公式更能打動人。不過，坦白說，在描述到一些非常前沿、尚未完全被證實的理論推測時，文字略顯保守，留白太多，讓讀者對接下來的科學發展方嚮有些意猶未盡。我希望作者能更大膽地去探討那些“邊緣”的、尚未被主流接受的理論猜想，即便是作為一種思想實驗，也能極大地拓展讀者的想象空間。整體而言，這本書成功地架起瞭科學發現與人文關懷之間的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就充滿瞭曆史的厚重感，那種深藍色的背景配上燙金的“歐洲核子研究中心（CERN）”字樣，讓人立刻聯想到那些宏偉的地下隧道和復雜的物理實驗。我尤其欣賞作者在開篇對CERN創立初期那種篳路藍縷的描述，仿佛能嗅到二戰後歐洲重建時期，科學傢們懷揣著和平與知識的理想，聚集在日內瓦湖畔的場景。那種純粹的學術熱情，那種跨越國界的閤作精神，被描繪得淋灕盡緻。雖然我期待看到更多關於具體實驗裝置的細節，比如早期的加速器是如何一步步升級迭代的，但作者似乎更側重於從宏觀上把握CERN作為“科學共同體”的演變。這種敘事角度雖然使得全書更像是一部曆史編年史，而非純粹的技術手冊，但對於我這樣一個希望瞭解CERN如何在政治、資金和科學前沿之間找到平衡的普通讀者來說，這種曆史脈絡的梳理是非常有價值的。如果能有更多關於早期科學傢之間激烈的學術爭論的生動片段，而不是僅僅羅列成就，這本書的閱讀體驗會更加立體。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本關於CERN六十年曆程的書，給我最大的感受是，基礎科學研究的成果往往是跨越世代的長期積纍，而非一蹴而就的靈光乍現。書中對大型科學閤作（Big Science）模式的探討，尤其引人深思。它揭示瞭現代物理學如何從個體天纔的努力，演變成需要全球頂尖人纔和天價投入的係統工程。作者對CERN在推動國際閤作、促進科技轉移方麵的作用的闡述，展現瞭該機構超越純粹科學探索的更深層意義。唯一讓我感到略有不足的是，書中對CERN在數據科學和信息技術（如萬維網的誕生背景）的貢獻的著墨似乎不夠充分，這部分內容感覺像是被壓縮到瞭一個相對較小的篇幅裏。對於一個瞭解現代社會對數據處理依賴程度的讀者來說，CERN在早期如何解決海量數據存儲和共享問題，是另一個同樣精彩的故事綫，期待未來能有更深入的挖掘。

評分☆☆☆☆☆

從文學角度來看，這本書的語言風格是相當剋製和嚴謹的，充滿瞭歐洲學者的那種沉穩和內斂。這使得它在描述那些可能改變人類認知的重大發現時，反而多瞭一份沉甸甸的真實感，而不是浮誇的贊美。作者似乎非常注重對史實的精確考證，每一個數據點和每一次關鍵會議的描述都力求無懈可擊。這種對“真實”的追求，無疑提升瞭本書的權威性。但有時候，這種過於嚴謹的筆觸，使得敘事在某些需要情感渲染的時刻顯得有些平淡。例如，麵對像希格斯玻色子發現這樣具有裏程碑意義的時刻，我期待能讀到更多關於現場人員情緒爆發的細節描寫，那種突破前的緊張感和發現後的狂喜，如果能通過更富感染力的語言來描繪，這本書的震撼力會更上一層樓。它更像是一部嚴謹的官方記錄，而非一位激情洋溢的見證者的迴憶錄。