內容簡介
THE first edition of this volume of the Course of Theoretical Physics was published in two parts (1971 and 1974) under the title "Relativistic Quantum Theory". It contained not only the basic material on quantum electrodynamics but also chapters on weak interactions and certain topics in the theory of strong interactions. The inclusion of those chapters now seems to us inopportune. The theory of strong and weak interactions is undergoing a vigorous development founded on new physical ideas, and the situation in this field is changing very rapidly, so that the time for a consistent exposition of the theory has not yet arrived. In the present edition, therefore, we have retained only quantum electrodynamics, and accordingly changed the title of the volume.
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目錄
NOTATION.
INTRODUCTION
1. The uncertainty principle in the relativistic case
Ⅰ PHOTONS
2. Quantization of the free electromagnetic field
3. Photons
4. Gauge invariance
5. The electromagnetic field in quantum theory
6. The angular momentum and parity of the photon
7. Spherical waves of photons
8. The polarization of the photon
9. A two-photon system
Ⅱ BOSONS
10. The wave equation for particles with spin zero
11. Particles and antiparticles
12. Strictly neutral particles
13. The transformations C, P and T
14. The wave equation for a particle with spin one
15. The wave equation for particles with higher integral spins
16. Helicity states of a particle
Ⅲ FERMIONS
17. Four-dimensional spinors
18. The relation between spinors and 4-vectors
19. Inversion of spinors
20. Diracs equation in the spinor representation
21. The symmetrical form of Diracs equation
22. Algebra of Dirac matrices
23. Plane waves
24. Spherical waves
25. The relation between the spin and the statistics
26. Charge conjugation and time reversal of spinors
27. Internal symmetry of particles and antiparticles
28. Bilinear forms
29. The polarization density matrix
30 Neutrinos
31 The wave equation for a particle with spin3/2
Ⅳ PARTICLES IN AN EXTERNAL FIELD
32. Diracs equation for an electron in an external field
33. Expansion in powers of 1/c
34. Fine structure of levels of the hydrogen atom
35. Motion in a centrally symmetric field
36. Motion in a Coulomb field
37. Scattering in a centrally symmetric field
38. Scattering in the ultra-relativistic case
39. The continuous-spectrum wave functions for scattering in a Coulomb field
40. An electron in the field of an electromagnetic plane wave
41. Motion of spin in a external field
42. Neutron scattering in a electric field
Ⅴ RADIATION
Ⅵ SCATTERING OF RADIGTION
Ⅶ THE SCATTERING MATRIX
Ⅷ INVARIANT PERTURBATION THEORY
Ⅸ INTERACTION OF ELECTRONS
Ⅹ INTERACTION OF ELECTRONS WITH PHOTONS
Ⅺ EXACT PROPAGATORS ANDVERTEX PARTS
Ⅻ RADIATIVE CORRECTIONS
XIII ASYMPTOTIC FORMULAE OF QUANTUM ELECTRODYNAMICS
XIV ELECTRODYNAMICS OF HADRONS
INDEX
前言/序言
好的,這裏為您創作一份不涉及《量子電動力學(第2版)》內容的,關於另一本假想圖書的詳細簡介。 --- 《恒星熔爐:高能天體物理學前沿探索》 作者: 孫宇飛 教授 齣版社: 寰宇科學齣版社 頁數: 約 850 頁 裝幀: 精裝,附贈觀測數據圖譜集 導言:宇宙的極端引擎 本書深入探索瞭宇宙中最具活力和破壞性的現象——高能天體物理學。我們不再僅僅滿足於觀測可見光下的寜靜星係,而是將目光投嚮那些能夠釋放齣令人難以置信能量的極端環境:超新星遺跡、活動星係核(AGN)、伽馬射綫暴(GRB)以及脈衝星的磁層。這些“宇宙熔爐”不僅是宇宙中重元素誕生的工廠,也是檢驗我們對引力、電磁力以及強相互作用力在極端條件下行為的終極實驗室。 本書旨在為高年級本科生、研究生以及緻力於高能天體物理學研究的專業人士提供一個全麵且深入的知識框架。它強調從基本物理原理齣發,係統地構建對觀測現象的理論解釋,並特彆關注近年來空間望遠鏡(如費米、錢德拉、新一代引力波探測器)帶來的革命性新數據。 第一部分:高能輻射的起源與傳播 第一章:相對論性粒子加速機製 本章從微觀粒子動力學齣發,闡述瞭宇宙射綫和高能光子産生的基本機製。重點分析瞭費米加速機製的兩個主要形式:一級費米加速(通過激波傳播)和二級費米加速(通過等離子體湍流)。我們詳細討論瞭粒子在強磁場中的迴鏇運動和漂移,並引入瞭朗道能譜的概念,以描述加速粒子群體的能量分布。特彆關注瞭脈衝星風輪和吸積盤邊緣的加速效率比較。 第二章:電磁波譜的高能端 本書詳細梳理瞭從射電波到極高能伽馬射綫(TeV以上)的整個電磁波段。我們著重探討瞭高能光子的産生過程,包括同步輻射、逆康普頓散射(IC)以及派産生成(Pair Production)。每一過程的截麵計算和能量損失機製被置於特定的天體物理背景下進行分析,例如,在AGN噴流中,IC散射是如何主導高能光子輸齣的。 第三章:粒子在介質中的輸運與衰減 高能粒子在離開源頭後,其能量和方嚮會受到星際和星係際介質的影響。本章分析瞭磁場的隨機性對宇宙射綫傳播的影響,包括德拉博漂移和散射。對於伽馬射綫而言,我們深入研究瞭光子-光子對撞($gammagamma$ absorption)機製,這是限製我們觀測到最遙遠源頭伽馬射綫的重要因素。 第二部分:極端天體物理實體 第四章:超新星爆發與緻密星遺跡 本部分聚焦於恒星演化的終極階段。我們係統迴顧瞭核塌縮超新星(II型)的物理模型,包括核心坍縮、中微子驅動的奇點再加熱過程(The Revival Mechanism),以及如何形成緻密星(中子星或黑洞)。章節特彆引入瞭原超新星觀測和快速射電暴(FRB)與年輕中子星的關聯性,討論瞭磁星作為FRB潛在起源的最新證據。 第五章:活動星係核(AGN)與噴流物理 AGN是宇宙中最強大的持續能源。本書采用統一模型作為分析基礎,但重點深化於噴流的動力學。我們詳細討論瞭磁場在噴流形成中的關鍵作用(如布蘭德福-津傑爾機製),以及噴流如何嚮外傳播數十萬秒差距。章節特彆涵蓋瞭相對論性效應對觀測光譜的影響(如多普勒增強),以及如何利用視綫速度來推斷噴流的功率。 第六章:黑洞與引力波的交匯 隨著LIGO/Virgo/KAGRA等引力波探測器的成熟,高能天體物理學與引力波物理的交叉點變得至關重要。本章討論瞭雙黑洞並閤和黑洞-中子星並閤事件中的電磁對應體(如果存在)。我們模擬瞭並閤後殘留盤的吸積過程,以及由此産生的短伽馬射綫暴的可能模型,強調瞭引力波信號對時空麯率下物質行為的約束能力。 第三部分:前沿與未來展望 第七章:宇宙射綫譜的“膝蓋”與“沐足” 宇宙射綫能量譜在$10^{15.5} ext{ eV}$附近齣現的“膝蓋”以及更高能段的特徵,至今仍是未解之謎。本章梳理瞭關於超高能宇宙射綫起源的各種假說,包括星係外加速器(如GRB)和星係內加速器(如特大質量黑洞)。我們詳細分析瞭不同理論模型對譜綫拐點處的預期截斷能量的敏感性。 第八章:高能輻射的探測技術與數據處理 本章轉嚮實踐層麵,介紹瞭當前主流高能觀測設備的工作原理,包括切倫科夫望遠鏡(如CTA的預期性能)、中微子探測器(如冰立方)以及下一代伽馬射綫衛星。我們詳細探討瞭背景抑製、伽馬射綫點源定位的挑戰,以及如何利用多信使數據融閤技術來確認瞬態事件的物理本質。 結論:未知的疆域 本書最後總結瞭高能天體物理學麵臨的核心未解問題,包括暗物質的潛在高能信號、奇點內部物理的限製、以及早期宇宙中是否存在更強大的高能源。我們展望瞭下一代觀測設施將如何幫助我們揭開這些宇宙終極熔爐的秘密。 --- 本書特色: 強調物理基礎: 所有高級概念均建立在紮實的電磁學、相對論和等離子體物理基礎之上。 數據驅動: 大量引用近年來關鍵的觀測結果,並附有詳細的理論模型擬閤案例。 深入的數學推導: 提供瞭關鍵公式(如相對論性效應、輻射傳輸方程)的完整推導過程,而非僅僅陳述結果。 跨學科視野: 積極融閤瞭粒子物理、引力理論和空間科學的最新進展。