目睹创世——欧洲核子研究中心及大型强子对撞机史话

目睹创世——欧洲核子研究中心及大型强子对撞机史话
ISBN: 
978-7-5428-6133-7/N·926
出版日期: 
2014-12
开本: 
16开
页码: 
248
定价(元): 
42.00
作者: 
阿米尔·D·阿克塞尔
译者: 
乔从丰等
  

目录

致谢 / 1

 

第一章  质子大爆炸 / 1

第二章  LHC和人类认识宇宙结构的长期探索 / 20

第三章  一个叫做CERN的地方 / 37

第四章  建造有史以来最大的机器 / 53

第五章  LHCb与反物质消失之谜 / 68

第六章  费恩曼和标准模型的序幕 / 83

第七章  “是谁安排了这一切?”———发现跳跃的轻子 / 97

第八章  自然界的对称性、杨—米尔斯理论与夸克 / 107

第九章  猎寻希格斯粒子 / 126

第十章  希格斯粒子如何诞生在一辆红色科迈罗里并衍生出三个规范玻色子 / 139

第十一章  暗物质、暗能量和宇宙的归宿 / 157

第十二章  寻找弦和隐藏的维度 / 168

第十三章  CERN会生出黑洞吗 / 175

第十四章  LHC和物理学的未来 / 185

 

后记 / 192

附录A LHC的探测器是如何工作的 / 196

附录B 粒子、力和标准模型 / 199

附录C 本书用到的重要物理学定律 / 203

注释 / 205

内容提要

        大型强子对撞机(LHC)坐落于欧洲核子研究中心(CERN),在瑞士和法国交界处的乡村地下25.659千米长的环形隧道中。它的宏伟目标是要再现大约137亿年前,宇宙创生之初万亿分之一秒时的炽热高密状态。它的超导磁体将两束运动方向相反的质子束缚在轨道中,当束流被加速到光速的99.9999991%时,质子—质子进行对撞。根据爱因斯坦著名的质能方程E = mc2,一瞬间的能量足以产生粒子簇射和宇宙创生短暂一刻之后再未发生的现象。在LHC的探测器上,科学家们期望看到物理学和宇宙学中的一些重要理论得到实验检验。2012年7月4日,希格斯玻色子在LHC上现身,填补了粒子物理学标准模型中缺失的一环,显示了LHC的强大威力。

        本书围绕LHC这一国际上迄今体积最大、能量最高的粒子加速器,用朴素的语言描绘了高能物理学家孜孜以求的微观世界图景。著名科普作家阿克塞尔在国际顶尖科学家团队尝试这个耗资数十亿欧元的装置能否实现其宏伟目标的关键时刻,通过将我们带入CERN的控制室,开始了他对这个也许是科学史上最受关注的事件的讲述。透过CERN和LHC的设计者和建造者的视角,阿克塞尔丰富和增强了我们对认识未来科学发现所需的基本概念的了解。几乎可以肯定,当这个大机器再次开足马力运行时,科学发现必将涌现。通过本书,我们就能够跟得上LHC实验的进展。爱因斯坦说:“我想知道上帝的想法,其他的都只是细节。”本书将满足抱持同样观点之读者的好奇心。

前言

        高能物理学是研究微观世界基本组成和运行规律的科学,是人类探索自然、认识自然、利用自然的重要方向。这个学科在20世纪取得了骄人的成绩,产生了一大批在人类文明进步史上有重要影响的科学成果和科学家。进入21世纪后,人类在微观世界的征程并没有停止,高能物理学家们还在孜孜以求地不断地向前推进。

        坐落在瑞士—法国交界处的欧洲核子研究中心(CERN)之内的大型强子对撞机(LHC),是有史以来人类建造的最大的科学研究装置,它是目前研究基本粒子物理能量最高的实验平台。LHC带着寻找粒子物理学标准模型所预言的希格斯粒子的使命,在2009年开始运行近三年后,终于发现了物理学家,也是其他科学家们和国际社会翘首以盼的、在基本粒子获得质量过程中扮演重要角色的希格斯粒子。这个基本粒子的发现,标志着标准模型大厦的最后一块基石得到确认。但LHC的使命并没有结束,它将在进一步研究标准模型和希格斯粒子性质的同时,寻找超出标准模型的新物理学,一直工作到大约2030年。这期间人们预期并希望LHC上还会有更多、更大的科学发现产生。

        本书作者阿米尔·D·阿克塞尔博士是出色的数学和科学史研究专家,已经出版了十多部数学、物理学方面的科普书,其中有些已成为科普著作中的经典和畅销书,被翻译成了多国文字,广受科学爱好者的欢迎。在LHC最近发现希格斯粒子的重要时刻,我们把阿克塞尔博士这本通过记述LHC实验而介绍高能物理学发展前沿的著作翻译成中文,供青年学生、科普爱好者及时了解目前高能物理学的发展。

        译者是中国科学院大学的教学、科研人员,尽管平时都有繁重的工作任务,但本着科学工作者的社会责任和对高能物理学科的喜爱,大家还是尽可能地抽出时间,认真地把本书翻译出来,以飨读者。为翻译本书我们付出了许多努力,但限于水平和时间,疏漏、误译恐难避免,欢迎读者发现后不吝赐教,以便再版时予以订正。

 

        译者

        2014年11月30日于北京

作者简介

        阿米尔·D·阿克塞尔(Amir D. Aczel,1950—  ),出生于以色列海法,21岁时负笈美国,在著名的加州大学伯克利分校学习数学和物理学,分别获得学士和硕士学位,之后又在俄勒冈大学获得统计学博士学位。阿克塞尔博士是出色的数学和科学史研究专家,已经出版了十多部数学、物理学方面的科普书,其中有些已成为科普著作中的经典和畅销书,被译成了多国文字,如《费马大定理———解开一个古老数学问题的秘密》(Fermat’s Last Theorem:Un?鄄locking the Secret of an Ancient Mathematical Problem)、《纠缠态———物理学的最大之谜》(Entanglement:The Greatest Mys?鄄tery in Physics)和《上帝的方程式———爱因斯坦、相对论和膨胀的宇宙》(God’s Equation:Einstein, Relativity, and the Expanding Universe)等。阿克塞尔博士经常在世界各地作科普报告,也常常在广播和电视节目中出现,广受科学爱好者的欢迎。

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