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第1章 概论1

参考文献5

第2章 对称性和守恒定律7

2.1 总论7

2.2 作用量、运动方程和守恒量7

2.3 宇称变换11

2.4 电荷共轭变换14

2.5 应用：法雷定理，自旋为1的粒子不能衰变到2γ17

2.6 时间反演20

2.7 CPT定理26

参考文献27

第3章 粒子的分类及性质：轻子和强子28

3.1 四种相互作用28

3.2 轻子 轻子数守恒30

3.2.1 电子和μ子及中微子30

3.2.2 τ子及其中微子vτ32

3.2.3 中微子的螺旋性33

3.2.4 轻子数守恒34

3.3 强子 重子数守恒35

3.3.1 π介子36

3.3.2 核子与反核子及重子数守恒39

3.3.3 奇异粒子39

3.3.4 共振态42

3.4 散射截面、粒子寿命和衰变宽度47

3.4.1 散射截面47

3.4.2 粒子寿命和衰变宽度50

3.5 粒子衰变的运动学51

3.5.1 两体衰变51

3.5.2 三体衰变、Dalitz图52

参考文献55

第4章 同位旋和G宇称56

4.1 同位旋56

4.1.1 同位旋概念的提出56

4.1.2 同位旋变换58

4.1.3 强相互作用下的同位旋守恒定律62

4.1.4 介子和重子的同位旋63

4.1.5 物理过程的同位旋分析一例66

4.2 交换对称性——广义全同性原理68

4.3 同位旋破坏69

4.4 G宇称70

参考文献73

第5章 强子的夸克模型74

5.1 数学准备75

5.1.1 SU（n）群表示乘积的分解、杨图75

5.1.2 SU（3）群的张量分析78

5.1.3 SU（3）群的生成元和Casmir算子80

5.2 SU（3）夸克模型、介子和重子的SU（3）味波函数81

5.2.1 赝标介子八重态和单态味波函数83

5.2.2 矢量介子八重态和单态味波函数85

5.2.3 重子八重态和十重态味波函数87

5.3 颜色自由度93

5.3.1 重子自旋统计关系93

5.3.2 π0→γγ94

5.3.3 e+e-湮灭过程R值的测量94

5.4 强子的质量公式97

5.5 介子单态和八重态的混合99

5.6 OZI规则103

5.7 SU（6）对称104

5.8 轨道激发态和径向激发态、多夸克态和例外态105

5.8.1 轨道和径向激发态106

5.8.2 多夸克态和例外态107

5.9 c,b,t夸克的发现107

参考文献108

第6章 电磁相互作用110

6.1 QED及其费曼规则111

6.2 M？ller散射114

6.3 Bhabha散射118

6.4 核子的电磁形状因子120

6.4.1 假设质子为点粒子时电子-质子弹性散射120

6.4.2 电子-质子弹性散射121

6.5 电子-质子非弹性散射127

6.5.1 非弹性散射的结构函数127

6.5.2 结构函数应用于弹性散射的情况129

6.6 核子的部分子模型130

6.7 部分子模型与夸克模型的统一133

参考文献135

第7章 弱相互作用137

7.1 历史的回顾137

7.2 弱相互作用的分类139

7.3 原子核的β衰变140

7.4 宇称不守恒的发现142

7.4.1 τ-θ之谜142

7.4.2 钴60原子核β衰变中的宇称破坏142

7.5 弱相互作用的V-A理论143

7.5.1 纯轻子衰变144

7.5.2 半轻子衰变145

7.6 Cabibbo理论和GIM机制147

7.7 Kobayashi-Maskawa模型149

7.8 四费米子点相互作用的局限性和中间玻色子151

7.9 矢量流守恒152

7.10 手征对称破缺和PCAC154

7.11 中性介子的混合及CP不守恒158

7.11.1 量子力学描述159

7.11.2 K0-？0混合及CP破坏164

7.11.3 B0-？0混合和CP破坏174

7.11.4 D0-？0混合和CP破坏185

参考文献189

第8章 弱电统一的规范理论——粒子物理的标准模型192

8.1 Higgs机制192

8.2 Yang-Mills理论197

8.3 格拉肖-温伯格-萨拉姆弱电统一模型201

8.4 真空自发对称性破缺：Higgs机制208

8.5 费米子质量的获得：Yukawa耦合216

8.6 费米子与规范场相互作用Ⅱ221

8.7 纯规范场相互作用223

8.8 重整化规范（Rξ规范）中的费曼规则227

8.9 Higgs粒子的发现242

参考文献244

第9章 强相互作用的理论QCD246

9.1 颜色的SU（3）规范对称性247

9.2 规范场和费米子场的量子化250

9.2.1 路径积分量子化250

9.2.2 约化公式256

9.2.3 规范场的量子化258

9.3 QCD的有效拉氏量和微扰论265

9.3.1 QCD的有效拉氏量265

9.3.2 微扰展开267

9.4 圈图修正的发散和正规化277

9.5 发散的重整化286

9.5.1 表观发散度286

9.5.2 相互作用的可重整性288

9.5.3 QCD的重整化292

9.5.4 重整化常数的单圈计算结果299

9.6 BRST对称性和推广的Ward-Takahashi恒等式303

9.6.1 BRST对称性303

9.6.2 推广的Ward-Takahashi恒等式（Slavnov-Taylor恒等式）306

9.7 重整化群方程及其解310

9.7.1 重整化群310

9.7.2 重整化群方程316

9.7.3 重整群方程的解320

9.8 渐近自由322

9.9 结构函数、部分子分布函数及其在微扰QCD中的应用328

9.9.1 深度非弹性散射过程的结构函数328

9.9.2 QCD对结构函数随Q2变化的预言331

9.9.3 应用举例333

9.10 QCD中部分束缚态简介335

9.10.1 e+e-对撞、粲偶素和底偶素335

9.10.2 胶球和混杂态336

9.11 非微扰QCD和格点规范理论338

参考文献340

第10章 中微子振荡343

10.1 中微子振荡的实验证据344

10.1.1 大气中微子振荡344

10.1.2 加速器中微子振荡346

10.1.3 太阳中微子振荡347

10.1.4 反应堆中微子振荡349

10.2 中微子振荡的理论描述350

10.2.1 真空中的中微子振荡350

10.2.2 物质中的中微子振荡353

10.3 Dirac中微子和Majorana中微子357

10.3.1 Dirac中微子357

10.3.2 Majorana中微子358

10.4 中微子质量和跷跷板机制360

10.5 中微子混合矩阵的参数化形式364

10.6 中微子振荡中的CP破坏364

10.7 中微子质量等级问题365

10.8 未来的发展367

参考文献368

第11章 标准模型的扩充370

11.1 强、弱、电三种相互作用的大统一理论371

11.1.1 SU（5）大统一模型371

11.1.2 SO（2N）大统一模型386

11.1.3 味统一387

11.2 超对称模型387

11.2.1 超空间和超场390

11.2.2 整体超对称和定域超对称（超引力）391

11.2.3 整体超对称理论和最小超对称标准模型391