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书名：从夸克到宇宙：永无止境的科学探索
定价：128.0
ISBN：9787030568595
作者：无
版次：1
出版时间：2018-09
内容提要：
20世纪，人类在认识自我生存的物质世界方面取得了非常大的进展，从约10-18厘米的微观粒子，到130亿~150亿光年的宇宙。在这个认识层次不断递进的过程中，无数的科学家付出了毕生的心血。本书按历史发展脉络，将人类对微观世界和宏观宇宙的永无止境的探索历程结合在一起，讲述了一个个生动有趣、但又曲折艰辛的科学故事。
本书的作者和审阅者都是多年来参加了许多高能物理方面大型国际合作、国内科研工程或大型项目的科学家。他们结合自己的亲身经历和了解，用通俗的语言介绍了这个领域的历史和现状，也用由显的语言普及了一些重要的基础知识，特别介绍了微观粒子同宇宙演化与天体的密切联系，相信会给读者带来不一样的阅读体验。
目录：
目 录
序言一（叶铭汉） / i
序言二（Egil Lillestol） / iii
前言 / ix
**部分 向内看
**章 对物质认识的开拓 3
1.1 大宇宙与小宇宙 3
1.2 古代的原子论11
1.3 近代科学的萌芽16
1.4 光是粒子还是波？ 20
1.5 化学家从困惑到周期律发现 25
1.6 跨过以太的波——电磁理论 28
第二章 粒子物理的曙光 33
2.1 能透视的辐射——X射线的发现 33
2.2 打开了新窗户——放射性 36
2.3 **个亚原子粒子——电子的发现 38
2.4 是光线患了神经分裂症吗？——普朗克的能量子和光电效应 42
2.5 发现原子核——卢瑟福实验 45
2.6 玻尔的原子模型——量子跃迁 48
2.7 不确定性的奇妙世界——测不准的模糊世界 52
2.8 打碎原子的**个武器——高压倍加器 56
2.9 核内隐藏的力——质子、中子与结合能 59
第三章 走进夸克世界 66
3.1 从太空来的宇宙射线粒子——正电子、π介子μ子 66
3.2 我们世界中的镜像——狄拉克正反世界和正电子的发现 71
3.3 难道是“无事空忙”吗？——**个精灵电子中微子 77
3.4 核内核子的强作用胶合力和弱作用力 81
3.5 从“儿童旋转木马”——**个回旋加速器到多个世界高能物理研究中心 85
3.6 从奇异粒子家族到粒子王国——K介子及其他 96
3.7 第二个精灵——μ中微子的发现 100
3.8 在夸克海中探险——物质更深层次的夸克模型 103
3.9 猎到了夸克——核子深度非弹性散射实验和τ轻子的发现 107
第四章 力的统一和标准模型的确立 114
4.1 爱因斯坦的**梦想——统一场论 114
4.2 微观世界的对称性和宇称守恒与不守恒 117
4.3 一个大气泡室内的精灵——弱作用中性流被证实 123
4.4 粲夸克的发现及其家族 128
4.5 粲粒子家族的研究中心——北京正负电子对撞机和北京谱仪 132
4.6 夸克被“囚禁”——夸克之间的色力和三喷注 138
4.7 电弱作用统一与发现中间玻色子W和Z 144
4.8 b夸克与t夸克以及第三个精灵——τ中微子的发现 150
4.9 标准模型和基本粒子家族 161
第五章 近年来的大型粒子物理实验和理论的进展 166
5.1 从CERN的SPS到LEP和LHC 166
5.2 看到“看不见的粒子”的艺术——粒子探测器 171
5.3 LEP上的大型实验 185
5.4 “上帝粒子”——希格斯粒子的发现和LHC上的四个大型国际合作实验 189
5.5 标准模型之外的粒子和超弦理论 204
5.6 夸克-胶子等离子体和相对论重离子碰撞 212
5.7 粒子-反粒子变换与 CP破坏 219
5.8 三个精灵会变脸吗？——大亚湾中微子实验 225
第二部分 向外看
第六章 认识宇宙 233
6.1 从混沌到宇宙 233
6.2 从望远镜中看到了什么？ 236
6.3 银河系与银河系外的家族——宇宙在膨胀吗？ 242
6.4 没有昨天的今天到微波的“咝咝声” 248
6.5 什么是宇宙暴涨？ 251
6.6 空前的大爆炸 254
第七章 从不同方式进一步探索宇宙 258
7.1 核物理揭开群星闪烁的天幕和恒星的生死之谜 258
7.2 从灰烬到尘埃——老年星熔炉中的新物质和超新星爆发时重核产生 263
7.3 恒星灯塔——中子星和脉冲星 268
7.4 中微子天文学的黎明——从超新星来的精灵 272
7.5 宇宙加速器——宇宙射线源及其传播 279
7.6 *后的坍塌——进入黑洞 287
7.7 黑洞还是“灰洞” 291
7.8 太空中的大眼睛——哈勃太空望远镜和它看到的 294
7.9 狂暴的太空——远紫外线和X射线的观测 299
7.10 神秘的太空γ射线与γ暴 304
7.11 进一步开拓探测宇宙太空窗口 310
第八章 无穷宇宙中的图案与精细探索宇宙 319
8.1 万物中*大的结构 319
8.2 耀眼的余烬——活跃星系核的故事 321
8.3 探索难以捕捉的暗物质 324
8.4 从“壮汉”“褐矮子”的暗物质迹象到暗物质粒子探索热潮 326
8.5 “精密宇宙”时代研究的开端——COBE观测卫星 334
8.6 宇宙的种子——时间零点处的涟漪和COBE-WMAP-PLANCK 338
8.7 宇宙到底有多老？ 343
8.8 21世纪探索夸克与宇宙相联系的11个问题 347
结语 349
参考文献 353
附录 1 英文缩写 358
附录 2 诺贝尔物理学奖年表 362
附录 3 中国暨华裔相关部分科研重大贡献人物简表 373
后记 377
在线试读：
从●夸●克●到●宇●宙
**部分 向内看
**章 对物质认识的开拓
第二章 粒子物理的曙光
第三章 走进夸克世界
第四章 力的统一和标准模型的确立
第五章 近年来的大型粒子物理实验和理论的进展
**部分 向内看 从●夸●克●到●宇●宙
**章
对物质认识的开拓
1.1 大宇宙与小宇宙
在本书的*开始，我们先对全书无限宇宙（无限大和无限小的世界）进行简要地介绍，并对本书中所用物理量的量级等作解释，以便读者更轻松地阅读本书。
20世纪物理学从大的方向上和小的方向上观察宇宙，进行探索和研究，取得了许多重大的发现。大的方向上，通过望远镜向着宇宙的边缘观察，这个宏观的宇宙被称为大宇宙；另一方向就是从原子和亚原子的微观尺度上探索和研究宇宙，这个微观的宇宙被称为小宇宙。
物质结构的层次
自然界跨越的尺度范围是难以置信的巨大，从原子核里的质子和中子的微小组成成分（小宇宙）到宇宙空间里的亿万星体（大宇宙）。从尺度上看，人类大致上处于这两个宇宙极端的中间位置（图1-1）。
人们用肉眼向外太空观察可以感受到一个巨大的宇宙，延伸到*暗淡的星体。但是用肉眼观察微观世界就困难得多。用肉眼能够清晰观察的*小尺度就是一根头发丝直径的宽度，稍小于0.01毫米，小于这个尺度的物体看起来就模糊了。
物体发射的光或者反射的光射入眼晴，转变成脑细胞可感知的信号，然后大脑对接收到的信号进行解释，形成物体的图像。然而，即使是视力*好的眼睛都不可能区别尺度小于视网膜敏感细胞之间的距离的物体，要想看见这样小的物体就需要使用放大镜或者显微镜。
图1-1 宇宙演化过程中的尺度
资料来源：李博文绘制
注：这里的尺度是依据“宇宙圈图景”标注的
**台显微镜是荷兰人安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）发明的，他当时是一个没有受过科学训练的服装销售员，他的爱好就是制作透镜。他制造了一台能够放大200倍的仪器，这在当时是*先进的。1683年，列文虎克在研究雨滴的过程中**次发现了微生物，他将其称作“小动物”。随后不久，列文虎克发现了许多小生物。尽管他的发现都用资料做了仔细的证明，但是当时的科学界对此仍然持有怀疑。在当时，人们认为上帝创造的*小生物就是奶酪里的小虫子。后来，从列文虎克的描述中可以推论，他可能是**个看见细菌的人。
细菌是能够用光学显微镜看见的*小普通生物体，它的典型尺寸约为1微米。1微米是1米的百万分之一，或者写为0.000001米。
小宇宙
**台电子显微镜是在1931年制造的，它开启了我们观察微观世界（大约10-6米）之门。今天的电子显微镜可以观测分子的结构（大约10-9米），还可以扫描各个原子的表面。一个原子的典型尺寸大约是10-10米，1平方毫米的面积内大约包含1014个原子。原子的内部是空的。原子里的深处是密度很大的原子核（原子核的尺寸大约为10-14米），原子核的外围是比原子核大10000倍的电子云，但是电子云的质量只有原子质量的1/2000。电子显微镜的诞生开启了“微宇宙”（希腊语“小世界”）时代。物理学家为了观察微宇宙使用了另一类“显微镜”——一种被称为粒子加速器的机器，它可以产生更短波长的粒子作为探测仪器，就像显微镜一样。
20世纪30年代以前，物理学家们就知道原子核是由质子和中子组成的，并且相信这就是*终的微宇宙（图1-2、图1-3）。但是，对从外太空投射来的宇宙射线的研究结果和更强大的加速器实验揭示了物质组成的更深层次：质子和中子是由名为夸克的更小的粒子组成的。夸克和电子就是现代物理学的“铺
定价：128.0
ISBN：9787030568595
作者：无
版次：1
出版时间：2018-09
内容提要：
20世纪，人类在认识自我生存的物质世界方面取得了非常大的进展，从约10-18厘米的微观粒子，到130亿~150亿光年的宇宙。在这个认识层次不断递进的过程中，无数的科学家付出了毕生的心血。本书按历史发展脉络，将人类对微观世界和宏观宇宙的永无止境的探索历程结合在一起，讲述了一个个生动有趣、但又曲折艰辛的科学故事。
本书的作者和审阅者都是多年来参加了许多高能物理方面大型国际合作、国内科研工程或大型项目的科学家。他们结合自己的亲身经历和了解，用通俗的语言介绍了这个领域的历史和现状，也用由显的语言普及了一些重要的基础知识，特别介绍了微观粒子同宇宙演化与天体的密切联系，相信会给读者带来不一样的阅读体验。
目录：
目 录
序言一（叶铭汉） / i
序言二（Egil Lillestol） / iii
前言 / ix
**部分 向内看
**章 对物质认识的开拓 3
1.1 大宇宙与小宇宙 3
1.2 古代的原子论11
1.3 近代科学的萌芽16
1.4 光是粒子还是波？ 20
1.5 化学家从困惑到周期律发现 25
1.6 跨过以太的波——电磁理论 28
第二章 粒子物理的曙光 33
2.1 能透视的辐射——X射线的发现 33
2.2 打开了新窗户——放射性 36
2.3 **个亚原子粒子——电子的发现 38
2.4 是光线患了神经分裂症吗？——普朗克的能量子和光电效应 42
2.5 发现原子核——卢瑟福实验 45
2.6 玻尔的原子模型——量子跃迁 48
2.7 不确定性的奇妙世界——测不准的模糊世界 52
2.8 打碎原子的**个武器——高压倍加器 56
2.9 核内隐藏的力——质子、中子与结合能 59
第三章 走进夸克世界 66
3.1 从太空来的宇宙射线粒子——正电子、π介子μ子 66
3.2 我们世界中的镜像——狄拉克正反世界和正电子的发现 71
3.3 难道是“无事空忙”吗？——**个精灵电子中微子 77
3.4 核内核子的强作用胶合力和弱作用力 81
3.5 从“儿童旋转木马”——**个回旋加速器到多个世界高能物理研究中心 85
3.6 从奇异粒子家族到粒子王国——K介子及其他 96
3.7 第二个精灵——μ中微子的发现 100
3.8 在夸克海中探险——物质更深层次的夸克模型 103
3.9 猎到了夸克——核子深度非弹性散射实验和τ轻子的发现 107
第四章 力的统一和标准模型的确立 114
4.1 爱因斯坦的**梦想——统一场论 114
4.2 微观世界的对称性和宇称守恒与不守恒 117
4.3 一个大气泡室内的精灵——弱作用中性流被证实 123
4.4 粲夸克的发现及其家族 128
4.5 粲粒子家族的研究中心——北京正负电子对撞机和北京谱仪 132
4.6 夸克被“囚禁”——夸克之间的色力和三喷注 138
4.7 电弱作用统一与发现中间玻色子W和Z 144
4.8 b夸克与t夸克以及第三个精灵——τ中微子的发现 150
4.9 标准模型和基本粒子家族 161
第五章 近年来的大型粒子物理实验和理论的进展 166
5.1 从CERN的SPS到LEP和LHC 166
5.2 看到“看不见的粒子”的艺术——粒子探测器 171
5.3 LEP上的大型实验 185
5.4 “上帝粒子”——希格斯粒子的发现和LHC上的四个大型国际合作实验 189
5.5 标准模型之外的粒子和超弦理论 204
5.6 夸克-胶子等离子体和相对论重离子碰撞 212
5.7 粒子-反粒子变换与 CP破坏 219
5.8 三个精灵会变脸吗？——大亚湾中微子实验 225
第二部分 向外看
第六章 认识宇宙 233
6.1 从混沌到宇宙 233
6.2 从望远镜中看到了什么？ 236
6.3 银河系与银河系外的家族——宇宙在膨胀吗？ 242
6.4 没有昨天的今天到微波的“咝咝声” 248
6.5 什么是宇宙暴涨？ 251
6.6 空前的大爆炸 254
第七章 从不同方式进一步探索宇宙 258
7.1 核物理揭开群星闪烁的天幕和恒星的生死之谜 258
7.2 从灰烬到尘埃——老年星熔炉中的新物质和超新星爆发时重核产生 263
7.3 恒星灯塔——中子星和脉冲星 268
7.4 中微子天文学的黎明——从超新星来的精灵 272
7.5 宇宙加速器——宇宙射线源及其传播 279
7.6 *后的坍塌——进入黑洞 287
7.7 黑洞还是“灰洞” 291
7.8 太空中的大眼睛——哈勃太空望远镜和它看到的 294
7.9 狂暴的太空——远紫外线和X射线的观测 299
7.10 神秘的太空γ射线与γ暴 304
7.11 进一步开拓探测宇宙太空窗口 310
第八章 无穷宇宙中的图案与精细探索宇宙 319
8.1 万物中*大的结构 319
8.2 耀眼的余烬——活跃星系核的故事 321
8.3 探索难以捕捉的暗物质 324
8.4 从“壮汉”“褐矮子”的暗物质迹象到暗物质粒子探索热潮 326
8.5 “精密宇宙”时代研究的开端——COBE观测卫星 334
8.6 宇宙的种子——时间零点处的涟漪和COBE-WMAP-PLANCK 338
8.7 宇宙到底有多老？ 343
8.8 21世纪探索夸克与宇宙相联系的11个问题 347
结语 349
参考文献 353
附录 1 英文缩写 358
附录 2 诺贝尔物理学奖年表 362
附录 3 中国暨华裔相关部分科研重大贡献人物简表 373
后记 377
在线试读：
从●夸●克●到●宇●宙
**部分 向内看
**章 对物质认识的开拓
第二章 粒子物理的曙光
第三章 走进夸克世界
第四章 力的统一和标准模型的确立
第五章 近年来的大型粒子物理实验和理论的进展
**部分 向内看 从●夸●克●到●宇●宙
**章
对物质认识的开拓
1.1 大宇宙与小宇宙
在本书的*开始，我们先对全书无限宇宙（无限大和无限小的世界）进行简要地介绍，并对本书中所用物理量的量级等作解释，以便读者更轻松地阅读本书。
20世纪物理学从大的方向上和小的方向上观察宇宙，进行探索和研究，取得了许多重大的发现。大的方向上，通过望远镜向着宇宙的边缘观察，这个宏观的宇宙被称为大宇宙；另一方向就是从原子和亚原子的微观尺度上探索和研究宇宙，这个微观的宇宙被称为小宇宙。
物质结构的层次
自然界跨越的尺度范围是难以置信的巨大，从原子核里的质子和中子的微小组成成分（小宇宙）到宇宙空间里的亿万星体（大宇宙）。从尺度上看，人类大致上处于这两个宇宙极端的中间位置（图1-1）。
人们用肉眼向外太空观察可以感受到一个巨大的宇宙，延伸到*暗淡的星体。但是用肉眼观察微观世界就困难得多。用肉眼能够清晰观察的*小尺度就是一根头发丝直径的宽度，稍小于0.01毫米，小于这个尺度的物体看起来就模糊了。
物体发射的光或者反射的光射入眼晴，转变成脑细胞可感知的信号，然后大脑对接收到的信号进行解释，形成物体的图像。然而，即使是视力*好的眼睛都不可能区别尺度小于视网膜敏感细胞之间的距离的物体，要想看见这样小的物体就需要使用放大镜或者显微镜。
图1-1 宇宙演化过程中的尺度
资料来源：李博文绘制
注：这里的尺度是依据“宇宙圈图景”标注的
**台显微镜是荷兰人安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）发明的，他当时是一个没有受过科学训练的服装销售员，他的爱好就是制作透镜。他制造了一台能够放大200倍的仪器，这在当时是*先进的。1683年，列文虎克在研究雨滴的过程中**次发现了微生物，他将其称作“小动物”。随后不久，列文虎克发现了许多小生物。尽管他的发现都用资料做了仔细的证明，但是当时的科学界对此仍然持有怀疑。在当时，人们认为上帝创造的*小生物就是奶酪里的小虫子。后来，从列文虎克的描述中可以推论，他可能是**个看见细菌的人。
细菌是能够用光学显微镜看见的*小普通生物体，它的典型尺寸约为1微米。1微米是1米的百万分之一，或者写为0.000001米。
小宇宙
**台电子显微镜是在1931年制造的，它开启了我们观察微观世界（大约10-6米）之门。今天的电子显微镜可以观测分子的结构（大约10-9米），还可以扫描各个原子的表面。一个原子的典型尺寸大约是10-10米，1平方毫米的面积内大约包含1014个原子。原子的内部是空的。原子里的深处是密度很大的原子核（原子核的尺寸大约为10-14米），原子核的外围是比原子核大10000倍的电子云，但是电子云的质量只有原子质量的1/2000。电子显微镜的诞生开启了“微宇宙”（希腊语“小世界”）时代。物理学家为了观察微宇宙使用了另一类“显微镜”——一种被称为粒子加速器的机器，它可以产生更短波长的粒子作为探测仪器，就像显微镜一样。
20世纪30年代以前，物理学家们就知道原子核是由质子和中子组成的，并且相信这就是*终的微宇宙（图1-2、图1-3）。但是，对从外太空投射来的宇宙射线的研究结果和更强大的加速器实验揭示了物质组成的更深层次：质子和中子是由名为夸克的更小的粒子组成的。夸克和电子就是现代物理学的“铺