现代粒子物理学导论(第三版)(英文影印版) 中外物理学精品书系 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

　　《现代粒子物理学导论（第三版）》涵盖了粒子物理各种方向，包括量子电动力学、夸克模型、标准模型等等。在理论和实验两方面都进行了系统讲解。此外，本书还着重讨论了天体物理、宇宙学和粒子物理学的交叉研究，即天体粒子物理学。

《现代粒子物理学导论（第三版）》适合粒子物理、核物理、天体物理等领域的研究者和研究生阅读。

Preface vii

1. Introduction 1

　1.1 Fundamental Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

　　1.1.1 The Gravitational Force . . . . . . . . . . . . . . 2

　　1.1.2 The Weak Nuclear Force . . . . . . . . . . . . . . 2

　　1.1.3 The Electromagnetic Force . . . . . . . . . . . . . 3

　　1.1.4 The Strong Nuclear Force . . . . . . . . . . . . . . 4

　1.2 Relative Strength of Four Fundamental Forces . . . . . . 4

　1.3 Range of the Three Basic Forces . . . . . . . . . . . . . . 5

　1.4 Classi_cation of Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

　1.5 Strong Color Charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

　1.6 Fundamental Role of Charges" in the Uni_cation of Forces 10

　1.7 Strong Quark-Quark Force . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

　1.8 Grand Uni_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

　1.9 Units and Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

　1.10 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

　1.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2. Scattering and Particle Interaction 23

　2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

　2.2 Kinematics of a Scattering Process . . . . . . . . . . . . . 26

　2.3 Interaction Picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

　2.4 Scattering Matrix (S-Matrix) . . . . . . . . . . . . . . . . 32

　2.5 Phase Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

　2.6 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

　　2.6.1 Two-body Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . 39

　　2.6.2 Three-body Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

　2.7 Electromagnetic Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

　2.8 Weak Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

　2.9 Hadronic Cross-section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

　2.10 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

　2.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3. Space-Time Symmetries 59

　3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

　　3.1.1 Rotation and SO(3) Group . . . . . . . . . . . . . 60

　　3.1.2 Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

　　3.1.3 Lorentz Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

　3.2 Invariance Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

　　3.2.1 U Continuous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

　　3.2.2 U is Discrete (e.g. Space Reection) . . . . . . . . 66

　3.3 Parity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

　3.4 Intrinsic Parity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

　　3.4.1 Intrinsic Parity of Pion . . . . . . . . . . . . . . . 70

　3.5 Parity Constraints on S-Matrix for Hadronic Reactions . . 71

　　3.5.1 Scattering of Spin 0 Particles on Spin 12 Particles 71

　　3.5.2 Decay of a Spin 0 Particle into Three SpinlessParticles Each Having Odd Parity . . . . . . . . . 72

　3.6 Time Reversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

　　3.6.1 Unitarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

　　3.6.2 Reciprocity Relation . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

　3.7 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

　　3.7.1 Detailed Balance Principle . . . . . . . . . . . . . 76

　3.8 Unitarity Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

　　3.8.1 Two-Particle Partial Wave Unitarity . . . . . . . . 79

　3.9 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

　3.10 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

4. Internal Symmetries 91

　4.1 Selection Rules and Globally Conserved Quantum Numbers 91

　4.2 Isospin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

　　4.2.1 Electromagnetic Interaction and Isospin . . . . . . 100

　　4.2.2 Weak Interaction and Isospin . . . . . . . . . . . . 101

　4.3 Resonance Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

　　4.3.1 _-resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

　　4.3.2 Spin of _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

　4.4 Charge Conjugation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

　4.5 G-Parity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

　4.6 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

　4.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5. Unitary Groups and SU(3) 119

　5.1 Unitary Groups and SU(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

　5.2 Particle Representations in Flavor SU(3) . . . . . . . . . . 124

　　5.2.1 Mesons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

　　5.2.2 Baryons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

　5.3 U-Spin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

　5.4 Irreducible Representations of SU(3) . . . . . . . . . . . . 134

　　5.4.1 Young's Tableaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

　5.5 SU(N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

　5.6 Applications of Flavor SU(3) . . . . . . . . . . . . . . . . 145

　　5.6.1 SU(3) Invariant BBP Couplings . . . . . . . . . . 145

　　5.6.2 VPP Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

　5.7 Mass Splitting in Flavor SU(3) . . . . . . . . . . . . . . . 148

　5.8 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

　5.9 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

6. SU(6) and Quark Model 159

　6.1 SU(6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

　　6.1.1 SU(6) Wave Function for Mesons . . . . . . . . . 160

　6.2 Magnetic Moments of Baryons . . . . . . . . . . . . . . . 164

　6.3 Radiative Decays of Vector Mesons . . . . . . . . . . . . . 170

　6.4 Radiative Decays (Complementary Derivation) . . . . . . 176

　　6.4.1 Mesonic Radiative Decays V = P . . . . . . . 176

　　6.4.2 Baryonic Radiative Decay . . . . . . . . . . . . . 177

　6.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

　6.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

7. Color, Gauge Principle and Quantum Chromodynamics 181

　7.1 Evidence for Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

　7.2 Gauge Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

　　7.2.1 Aharanov and Bohm Experiment . . . . . . . . . 186

　　7.2.2 Gauge Principle for Relativistic Quantum Mechanics 188

　7.3 Non-Abelion Local Gauge Transformations (Yang-Mills) . 190

　7.4 Quantum Chromodynamics (QCD) . . . . . . . . . . . . . 194

　　7.4.1 Conserved Current . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

　　7.4.2 Experimental Determinations of _s(q2) andAsymptotic Freedom of QCD . . . . . . . . . . . . 199

　7.5 Hadron Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

　　7.5.1 One Gluon Exchange Potential . . . . . . . . . . . 202

　　7.5.2 Long Range QCD Motivated Potential . . . . . . 205

　　7.5.3 Spin-Spin Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . 209

　7.6 The Mass Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

　　7.6.1 Meson Mass Relations . . . . . . . . . . . . . . . . 211

　　7.6.2 Baryon Mass Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . 213

　7.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

　7.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

8. Heavy Flavors 221

　8.1 Discovery of Charm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

　　8.1.1 Isospin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

　　8.1.2 SU(3) Classi_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

　8.2 Charm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

　　8.2.1 Heavy Mesons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

　　8.2.2 The Fifth Quark Flavor: Bottom Mesons . . . . . 228

　　8.2.3 The Sixth Quark Flavor: The Top . . . . . . . . . 228

　8.3 Strong and Radiative Decays of D_ Mesons . . . . . . . . 229

　8.4 Heavy Baryons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

　8.5 Quarkonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

　8.6 Leptonic Decay Width of Quarkonium . . . . . . . . . . . 237

　8.7 Hadronic Decay Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

　8.8 Non-Relativistic Treatment of Quarkonium . . . . . . . . 240

　8.9 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

　8.10 Tetraquark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

　8.11 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

　8.12 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

9. Heavy Quark E_ective Theory 255

　9.1 E_ective Lagrangian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

　9.2 Spin Symmetry of Heavy Quark . . . . . . . . . . . . . . . 259

　9.3 Mass Spectroscopy for Hadrons with One Heavy Quark . 264

　9.4 The P-wave Heavy Mesons: Mass Spectroscopy . . . . . . 269

　9.5 Decays of P-wave Mesons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

　9.6 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

　9.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

10. Weak Interaction 279

　10.1 V ?? A Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

　　10.1.1 Helicity of the Neutrino . . . . . . . . . . . . . . . 281

　10.2 Classi_cation of Weak Processes . . . . . . . . . . . . . . 281

　　10.2.1 Purely Leptonic Processes . . . . . . . . . . . . . 281

　　10.2.2 Semileptonic Processes . . . . . . . . . . . . . . . 283

　　10.2.3 Non-Leptonic Processes . . . . . . . . . . . . . . . 287

　　10.2.4 _-Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

　　10.2.5 Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

　　10.2.6 Semi-Leptonic Processes . . . . . . . . . . . . . . 291

　10.3 Baryon Decays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

　10.4 Pseudoscalar Meson Decays . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

　　10.4.1 Pion Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

　　10.4.2 Strangeness Changing Semi-Leptonic Decays . . . 297

　10.5 Hadronic Weak Decays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

　　10.5.1 Non-Leptonic Decays of Hyperons . . . . . . . . . 299

　　10.5.2 _I = 1/2 Rule for Hyperon Decays . . . . . . . . 302

　　10.5.3 Non-leptonic Hyperon Decays in Non-RelativisticQuark Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

　10.6 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

　10.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

11. Properties of Weak Hadronic Currents and Chiral Symmetry 311

　11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

　11.2 Conserved Vector Current Hypothesis (CVC) . . . . . . . 311

　11.3 Partially Conserved Axial Vector Current Hypothesis(PCAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

　11.4 Current Algebra and Chiral Symmetry . . . . . . . . . . . 317

　　11.4.1 Explicit Breaking of Chiral Symmetry . . . . . . . 320

　　11.4.2 An Application of Chiral Symmetry to Non-Leptonic Decays of Hyperons . . . . . . . . . . . . 323

　11.5 Axial Anomaly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

　11.6 QCD Sum Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

　11.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

　11.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

12. Neutrino 331

　12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

　12.2 Intrinsic Properties of Neutrinos . . . . . . . . . . . . . . 332

　12.3 Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

　　12.3.1 Constraints on Neutrino Mass . . . . . . . . . . . 333

　　12.3.2 Dirac and Majorana Masses . . . . . . . . . . . . 337

　　12.3.3 Fermion Masses in the Standard Model (SM) andSee-saw Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

　12.4 Neutrino Oscillations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

　　12.4.1 Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein E_ect . . . . . . . 345

　　12.4.2 Evolution of Flavor Eigenstates in Matter . . . . . 349

　12.5 Evidence for Neutrino Oscillations . . . . . . . . . . . . . 351

　　12.5.1 Disappearance Experiments . . . . . . . . . . . . 351

　　12.5.2 Appearance Experiments . . . . . . . . . . . . . . 351

　12.6 Neutrino Mass Models and Mixing Matrix and Symmetries 355

　12.7 Neutrino Magnetic Moment . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

　12.8 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

　12.9 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

13. Electroweak Uni_cation 365

　13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

　13.2 Spontaneous Symmetry Breaking and Higgs Mechanism . 366

　　13.2.1 Higgs Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

　　13.2.2 Gauge Symmetry Breaking for Chiral U1U2 Group 369

　13.3 Renormalizability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

　13.4 Electroweak Uni_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

　　13.4.1 Experimental Consequences of the ElectroweakUni_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

　　13.4.2 Need for Radiative Corrections . . . . . . . . . . . 382

　　13.4.3 Experiments which Determine sin2 _W . . . . . . 387

　13.5 Decay Widths of W and Z Bosons . . . . . . . . . . . . . 389

　13.6 Tests of Yang-Mills Character of Gauge Bosons . . . . . . 395

　13.7 Higgs Boson Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

　13.8 Upper Bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

　　13.8.1 Unitarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

　　13.8.2 Finiteness of Couplings . . . . . . . . . . . . . . . 400

　13.9 Standard Model, Higgs Boson Searches, Production at Decays

　　13.9.1 LEP-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

　　13.9.2 LHC and Tevatron . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

　13.10 Two Higgs Doublet Model (2HDM) . . . . . . . . . . . . . 406

　13.11 GIM Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

　13.12 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa Matrix . . . . . . . . . . . . 414

　13.13 Axial Anomaly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

　13.14 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

　13.15 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

14. Deep Inelastic Scattering 425

　14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

　14.2 Deep-Inelastic Lepton-Nucleon Scattering . . . . . . . . . 427

　14.3 Parton Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

　14.4 Deep Inelastic Neutrino-Nucleon Scattering . . . . . . . . 436

　14.5 Sum Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

　14.6 Deep-Inelastic Scattering Involving Neutral Weak Currents 446

　14.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

　14.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

15. Weak Decays of Heavy Flavors 451

　15.1 Leptonic Decays of _ Lepton . . . . . . . . . . . . . . . . 451

　15.2 Semi-Hadronic Decays of _ Lepton . . . . . . . . . . . . . 453

　　15.2.1 Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

　15.3 Weak Decays of Heavy Flavors . . . . . . . . . . . . . . . 457

　　15.3.1 Leptonic Decays of D and B Mesons . . . . . . . 458

　　15.3.2 Semileptonic Decays of D and B Mesons . . . . . 459

　　15.3.3 (Exclusive) Semileptonic Decays of D and B Mesons 464

　　15.3.4 Weak Hadronic Decays of B Mesons . . . . . . . . 471

　　15.3.5 Inclusive Hadronic B Decays . . . . . . . . . . . . 476

　　15.3.6 Radiative Decays of Bq Mesons . . . . . . . . . . 478

　15.4 Inclusive Hadronic Decays of D-Mesons . . . . . . . . . . 479

　　15.4.1 Scattering and Annihilation Diagrams . . . . . . . 480

　15.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

　15.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

16. Particle Mixing and CP-Violation 489

　16.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

　16.2 CPT and CP Invariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

　16.3 CP-Violation in the Standard Model . . . . . . . . . . . . 494

　16.4 Particle Mixing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

　16.5 K0 ?? _K0 Complex and CP-Violation in K-Decay . . . . . 504

　16.6 B0 ?? _B0 Complex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

　16.7 CP-Violation in B-Decays . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

　16.8 CP-Violation in Hadronic Weak Decays of Baryons . . . . 518

　16.9 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

　16.10 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523

17. Grand Uni_cation, Supersymmetry and Strings 525

　17.1 Grand Uni_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

　　17.1.1 q2 Evolution of Gauge Coupling Constants and theGrand Uni_cation Mass Scale . . . . . . . . . . . 529

　　17.1.2 General Consequences of GUTS . . . . . . . . . . 531

　17.2 Poincar_e Group and Supersymmetry . . . . . . . . . . . . 534

　　17.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

　　17.2.2 Poincar_e group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

　　17.2.3 Two-Component Weyl Spinors . . . . . . . . . . . 539

　　17.2.4 Spinor Algebra, Supersymmetry . . . . . . . . . . 540

　　17.2.5 Supersymmetric Multiplets . . . . . . . . . . . . . 542

　17.3 Supersymmetry and Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

　　17.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

　　17.3.2 Supersymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

　17.4 String Theory and Duality . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

　　17.4.1 M-theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

　17.5 Some Important Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552

　17.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552

　17.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552

　17.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554

18. Cosmology and Astroparticle Physics 557

　18.1 Cosmological Principle and Expansion of the Universe . . 557

　18.2 The Standard Model of Cosmology . . . . . . . . . . . . . 559

　18.3 Cosmological Parameters and the Standard Model Solutions 562

　18.4 Accelerating Universe and Dark Energy . . . . . . . . . . 566

　　18.4.1 Evidence from Supernovae . . . . . . . . . . . . . 567

　　18.4.2 Evidence from CMB Data . . . . . . . . . . . . . 568

　　18.4.3 Quintessence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571

　　18.4.4 Modi_ed Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573

　18.5 Hot Big Bang: Thermal History of the Universe . . . . . . 574

　　18.5.1 Thermal Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . 574

　　18.5.2 The Radiation Era . . . . . . . . . . . . . . . . . 576

　18.6 Freeze Out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581

　18.7 Limit on Neutrino Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584

　18.8 Primordial Nucleosynthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

　18.9 Ination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

　　18.9.1 Horizon Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

　　18.9.2 Flatness Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590

　　18.9.3 Realization of Ination . . . . . . . . . . . . . . . 591

　　18.9.4 Slow-roll Ination . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

　18.10 Baryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

　　18.10.1 Sakharov's Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . 597

　　18.10.2 Various Scenarios for Baryogenesis . . . . . . . . . 598

　　18.10.3 Leptogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

　18.11 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

　18.12 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Appendix A Quantum Field Theory 609

　A.1 Spin 0 Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609

　A.2 Spin 1/2 Particle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

　A.2.1 Pauli Representation of Matrices . . . . . . . . 612

　A.2.2 Weyl Representation of Matrices . . . . . . . . . 613

　A.3 Trace of Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616

　A.4 Spin 1 Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

　A.5 Massive Spin 1 Particle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

　A.6 Feynman Rules for S-Matrix in Momentum Space . . . . . 620

　A.7 Application of Feynman Rules . . . . . . . . . . . . . . . . 621

　A.7.1 e e??!Hadrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624

　A.7.2 ElectronScatteringanStructurelessSpin1=2Target625

　A.8 Discrete Symmetries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628

　A.8.1 Charge Conjugation . . . . . . . . . . . . . . . . . 628

　A.8.2 Space Reection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631

　Electron Scattering and Structureless Spin 1=2 Target 625

　A.8.3 Time Reversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

　A.9 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

　AppendixB Renormalization Group and Running Coupling Constant 639

　B.1 Feynman Rules for Quantum Chromodynamics . . . . . . 639

　B.2 Renormalization Group, Coupling Constant and Asymptotic

　Freedom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640

　B.3 Running Coupling Constant in Quantum Electrodynamics

　(QED) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

　B.4 Running Coupling Constant for SU(2) Gauge Group . . . 646

　B.5 Renormalization Group and High Q2 Behavior of Green's

　Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647

　B.5.1 Gluon Propagator . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

　B.5.2 Fermion Propagator . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

　B.6 References for Appendices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652

Index 653

　　(巴基斯坦)法耶兹丁，巴基斯坦国家物理中心教授。

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