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| 編輯推薦: |
创立170余年、融汇近200位科学大师思想的《科学美国人》中文版主题策划
一种粒子,何以撼动我们对宇宙的认知? 希格斯玻色子,也被称为“上帝粒子”,它是物质拥有质量的关键。它的发现,是半个世纪理论与实验交织的壮阔史诗,也是人类追问“万物为何有质量”的终极回答。 本书以亲历者视角,带你从理论预言走进大型强子对撞机的核心现场,亲证现代物理学最激动人心的突破。无需公式,只有清晰的逻辑与澎湃的科学叙事。 如果你想读懂我们这个时代最伟大的科学发现之一,理解宇宙运行最深刻的秘密之一,那么这本书正是为你而写。
一场追问万物质量的冒险,一次重塑世界观的阅读。
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| 內容簡介: |
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希格斯玻色子被视为自原子结构被揭示以来我们对宇宙认识的重大突破。本书深入浅出地介绍了粒子物理学标准模型及希格斯玻色子的相关知识。书中不仅阐述了基本粒子和力的概念,而且强调了希格斯玻色子在标准模型中的地位,即它是赋予粒子质量的关键粒子。此外,本书还详细地描述了欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)发现希格斯玻色子的过程,讨论了这一发现对粒子物理学未来的意义和影响,同时也提及了相关的科学争议和展望。本书内容严谨而又不失趣味性,非常适合对物理学感兴趣的读者阅读。
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| 關於作者: |
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环球科学》杂志是《科学美国人》中文版,是由中国教育部主管的国家级期刊,目前是国内发行量、影响力最大的科学杂志之一,主要报道生物、物理、天文、医学、地理、环境、能源等所有科学领域的新知识、新进展和新动向。《科学美国人》是世界科普杂志的第一品牌,创刊于1845年,全球有很多著名科学家、科技企业家、科技政策制定者曾为《科学美国人》撰稿,包括爱因斯坦、玻尔、沃森等164位诺奖得主,以及微软创始人比尔·盖茨、前美国副总统阿尔·戈尔、前美国教育部部长阿恩·邓肯等知名人士,并且在全球有着广泛的读者群。全球15个国家和地区同步出版国际版本,全球范围内读者数量超过500万。是全球顶级科学家向公众传播理念和成果的首选平台。
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| 目錄:
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前言 第1章 标准模型 基本粒子和力 基本粒子之间力的规范场论 物质和反物质之间的不对称性 第2章 我们知道,你就在那里 超出标准模型的物理学曙光 质量之谜 第3章 上下而求索 下一代对撞机的建造 探索之机器 即将到来的粒子物理学革命 等待希格斯玻色子 超对称寿终正寝了吗? 第4章 游戏开始了 发现了与希格斯玻色子类似的新粒子 终于等到希格斯玻色子 希格斯玻色子从“标准”到未知 第5章 希格斯玻色子之外 超越希格斯玻色子:关于超对称 如果你想要更多关于希格斯玻色子的炒作,就不要读这篇了 希格斯玻色子可以解释物质对反物质的压倒性优势 可以拯救物理学的对撞机 希格斯玻色子或将给宇宙带来厄运 LHC发现新粒子的希望破灭
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| 內容試閱:
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一个好的开始
1846年,天文学家通过计算发现了一颗新的行星——海王星。当时,天文学家把牛顿运动定律应用到天王星的轨道中进行计算,他们发现还有某种有质量的实体必须存在。最终,天文学家用当时能够凝望苍穹的最佳望远镜找到了它。
希格斯玻色子(又称希格斯粒子),这个被当前理论认为赋予物质质量的粒子,曾被以相似的方式搜寻。有一种主流的物理理论叫作标准模型,它有一个推论是,某种可以赋予各种粒子特定质量的场必须存在。而这个场必然有一个对应的粒子,由场激起的涟漪产生。爱丁堡大学的物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)在20世纪60年代勾勒出了这幅图像(希格斯不是第一个提出这个想法的人,但他为之做出了一个相对论性模型)
想要荡起希格斯场的微波,就需要在很高的能量下让粒子撞在一起。这需要建造能够达到万亿电子伏能量的粒子加速器——足够将质子加速到每秒只比光慢几米的程度。就像为了寻找海王星而发明望远镜,直到大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)出现,人们才有可能看到希格斯玻色子存在的证据。
希格斯玻色子展示了一个优秀理论的力量。数学计算如果表明某种东西必须存在,那么没有的话,标准模型肯定有哪里错得离谱,或者有些精妙之处被物理学家忽视了。对答案的探索一直持续到2012年7月,一个很像希格斯玻色子的粒子被发现了——更值得一提的是,它就是在科学家预测的能量附近被找到的。
本书展示了一部分上述科学研究的过程。我们首先介绍了涉及的物理知识。然后,我们概述了为什么粒子物理学家认为希格斯玻色子——或者类似的东西——必须存在。
最后,我们讨论了实验搜寻。很多搜寻都是数十亿美金的项目,曾经有一段时间,超导超级对撞机(Superconducting Super Collider,SSC)项目的撤销似乎使人们通过足够大的对撞机寻找希格斯玻色子的希望破灭了,所幸大型强子对撞机填补了这个空缺。
研究希格斯玻色子对于理解我们周围的世界非常重要。它甚至比发现一颗新行星更能帮助我们回答一些看似直观的问题:为什么任何东西都有质量?我们所说的“质量”到底是什么意思?而这些曾经可能是纯粹形而上学或哲学的争论。
研究希格斯玻色子,也许并没有解决任何问题,但就像所有最好的科学一样,这使我们处于一个更好的位置来提出更好的问题。这是一个好的开始。
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