普通高等教育十五国家级规划教材：辐射物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

从1895年伦琴发现X射线开始，特别是100多年前放射性的发现，物质结构的更深层次被逐步揭示，并导致了一场现代物理学革命，为科学家们打开了一个更深入更广阔的研究领域，对认识宇宙，促进人类知识的发展起着巨大的推动作用。随着对射线与物质相互作用规律的认识的不断深入，原子能、放射性及相关核技术的应用广泛地影响着人类的生存和发展。
《辐射物理》是一门基于辐射探测和核技术应用的方法课。课程主要讲授辐射与物质的相互作用，辐射测量中数据的统计误差分析，辐射的探测原理和测量方法，常用加速器离子束分析技术和其他一些相关核技术。课程中力求基础知识简明扼要，注重辐射探测方法和核技术在其他学科研究中的应用。
随着现代科学的发展，许多学科在不同层次上相互交叉，相互结合和相互渗透。这种交叉不仅是理论上的渗透，而且在实验技术上也相互利用。辐射探测方法和核技术的应用已经延伸到核物理以外的许多领域，特别是加速器离子束技术在凝聚态物理、材料科学、半导体材料、超导材料、光学材料等学科的研究中有着独特的不可替代的优异性能。纵观世界发达各国，采用跨学科先进技术从事科学研究已经成为一种趋势。传统方法难以解决的问题，若采用其他学科的技术和方法来解决则有可能易如反掌。多掌握一种实验技术，就多一种思考方法，研究工作就会多一点成功。
本课程适用于从事实验核物理与核技术应用，从事凝聚态物理、材料科学、半导体材料、超导材料、光学材料、生物、化学、考古、地质、环境保护、医学医药等学科学习与研究的本科生、研究生、博士生、教师和研究人员。

目录

第一章 射线与物质的相互作用
1.1 概述
1.2 带电粒子与物质的相互作用
1.3 丁射线与物质的相互作用
习题

第二章 放射性测量中的误差处理
2.1 放射性测量中的统计分布
2.2 放射性测量中的统计误差
2.3 测量数据的检验
2.4 不等精度测量值的综合及误差
习题

第三章 辐射的探测
3.1 气体探测器
3.2 闪烁探测器
3.3 半导体探测器
3.4 中子探测器
习题

第四章 符合测量方法
4.1 符合测量的基本原理和基本公式
4.2 符合测量举例
习题

第五章 粒子鉴別方法
5.1 飞行时间（T0F）粒子鉴别方法
5.2 △E-E探测器望远镜粒子鉴别方法

第六章 核寿命测量
6.1 核寿命测量的内容和意义
6.2 短寿命的测量
6.3 核反冲法测量核寿命
6.4 利用能级宽度测量激发态核寿命

第七章 粒子诱发X射线分析
7.1 粒子诱发X射线分析的基本原理
7.2 粒子诱发X射线分析的实验装置
7.3 粒子诱发X射线分析对样品的定量分析方法
7.4 粒子诱发X射线分析的探测限

第八章 带电粒子核反应分析
8.1 带电粒子核反应瞬发辐射分析
8.2 共振核反应分析
8.3 核反应分析应用举例

第九章 带电粒子弹性散射分析
9.1 卢瑟福离子背散射（RBS）分析
9.2 弹性反冲探测（ERD）方法一一轻元素分析
9.3 非卢瑟福散射C2
9.4 沟道背散射分析

第十章 离子束辐照及应用
10.1 概述
10.2 离子注入及应用
10.3 离子束混合
10.4 离子辐照诱发分凝

第十一章 中子散射
11.1 中子散射的基本原理
11.2 中子散射的实验装置
11.3 中子散射的应用

第十二章 正电子湮没谱学
12.1 正电子湮没的基本原理
12.2 实验方法
12.3 正电子湮没谱学的应用

第十三章 穆斯堡尔谱学
13.1 穆斯堡尔效应及穆斯堡尔谱
13.2 超精细相互作用和穆斯堡尔参数
13.3 穆斯堡尔实验装置
13.4 穆斯堡尔谱学的应用

前言/序言

好的，这是一份关于不包含《普通高等教育“十五”国家级规划教材：辐射物理》内容的图书简介，侧重于其他相关但不同的领域，力求详尽且自然： --- 《量子场论基础与高能粒子对撞机实验》 （一本聚焦于微观世界基本作用力与前沿实验探索的专著） 图书简介 本书并非面向传统的原子核物理或辐射防护领域，而是将读者的目光投向了微观世界的终极疆域——量子场论的理论构建，以及当前人类探索物质最深层结构所依赖的最尖端工具——大型强子对撞机（LHC）的实验物理学。本书旨在为高年级本科生、研究生以及致力于粒子物理研究的科研人员提供一个系统、深入且兼具前沿性的学习平台。 第一部分：量子场论的理论基石 本书的理论核心建立在对经典场论的深刻理解之上，并逐步过渡到量子化过程的严谨数学框架。我们首先回顾了狭义相对论与经典场论的结合，特别是对电磁场、标量场和费米子场进行拉格朗日量描述的必要性。 1.1 经典场论的回顾与动力学描述： 详细阐述了最小作用量原理在场论中的应用，推导了欧拉-拉格朗日方程在连续介质和场系统中的形式。重点分析了诺特定理在守恒荷（如能量、动量、角动量及电荷）与场论对称性之间的深刻联系。对于非规范（Abelian）和规范（Non-Abelian）场，其结构差异及相应的运动方程将被细致剖析。 1.2 经典到量子的飞跃： 本书的核心难点之一在于量子化过程。我们采用正则量子化（Canonical Quantization）方法，首先处理无自旋的玻色场，详述了产生和湮灭算符的代数结构，以及它们如何构建出Fock空间。随后，对描述电子等费米子的狄拉克场进行量子化，重点讨论费米子的反对易关系（Anti-Commutation Relations）在保证泡利不相容原理中的关键作用。 1.3 微扰论与费曼规则的建立： 在量子场论中，精确求解相互作用系统的哈密顿量几乎是不可能的。因此，本书将大量的篇幅用于介绍微扰论（Perturbation Theory）及其核心工具——费曼图。我们将从相互作用绘景出发，推导散射矩阵（S-Matrix）的展开式。在此基础上，系统地构建出量子电动力学（QED）的费曼规则，包括内部线（传播子）、顶点因子和外部线（外场耦合）的精确表达。我们不会止步于基础的费曼图，还将深入探讨更高阶修正（如圈图）的物理意义。 1.4 理论的完备性与重整化： 高阶圈图的计算不可避免地引入了紫外（UV）发散。本书提供了对重整化概念的深入哲学和数学探讨，区分“可重整化”与“不可重整化”理论的边界。详细阐述了如何通过引入“裸量”与“物理量”的对应关系，结合“最小程序”（Minimal Subtraction Scheme）或其他重整化方案，系统地消除这些无穷大，使理论预测具有可计算性。我们还将介绍重整化群流（Renormalization Group Flow）的概念，以理解物理参数如何随能量尺度变化。 第二部分：标准模型的构建与探索 在掌握了量子场论的基本工具后，本书将理论应用于粒子物理学的“标准模型”（Standard Model, SM）。 2.1 规范对称性的胜利： 重点讲解如何将U(1)电磁规范对称性、SU(2)弱相互作用对称性以及SU(3)色对称性（QCD）系统地嵌入到拉格朗日量中。详细分析了规范玻色子（光子、W和Z玻色子）如何通过规范不变性自然产生，以及它们在标准模型中的作用。 2.2 希格斯机制与质量起源： 本书将花费专门的章节来解析自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）的数学基础，特别是Goldstone定理在规范场论中的修正（即Anderson-Higgs机制）。精确推导希格斯场与规范玻色子、费米子之间的耦合项，解释W和Z玻色子如何获得质量，以及电子、夸克等基本粒子如何通过Yukawa耦合获得质量。 2.3 量子色动力学（QCD）的特殊性： 与QED相比，QCD的非阿贝尔性质导致了独特的现象。本书将深入讨论渐近自由（Asymptotic Freedom）的微扰计算，以及夸克禁闭（Confinement）的非微扰效应。虽然本书不深入研究格子QCD，但会提供一个概念框架来理解强相互作用的低能行为。 第三部分：前沿实验物理：LHC的视角 理论构建的最终目的是指导和解释实验观察。本书的第三部分将目光转向欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）所代表的实验物理学前沿。 3.1 探测器原理与数据获取： 在粒子物理实验中，直接观测是困难的。本书将概述现代高能物理实验中使用的粒子探测器（如量能器、漂移室、缪子室）的基本工作原理，重点讨论如何利用电磁和强相互作用的特性来识别和量化入射粒子的能量和轨迹。随后，讨论触发系统（Trigger Systems）在从每秒数十亿次碰撞中筛选出“有趣”事件的关键作用。 3.2 对撞过程的运动学分析： 在LHC中，质子-质子（pp）碰撞可以被视为内部的夸克和胶子之间的硬碰撞。本书将介绍因子分解定理（Factorization Theorem），说明如何将束缚态（如质子）的结构信息通过parton分布函数（PDFs）分离出来。读者将学习如何使用横向动量分布（$p_T$ spectrum）和不变质量谱等运动学变量，从复杂的背景中提取出新的物理信号。 3.3 希格斯玻色子物理学的检验： 本书的实验部分将以对希格斯玻色子的发现和后续研究作为核心案例。详细分析LHC上希格斯玻色子的主要产生（如胶子融合 $gg o H$）和衰变（如 $H o gammagamma, H o WW/ZZ$）通道的实验测量方法。讨论如何通过测量不同代费米子耦合强度的偏差，来检验标准模型对质量起源的预测。 3.4 寻找新物理学的窗口： 标准模型并非终极理论。本书的收尾部分将探讨当前LHC数据正在积极搜索的领域，这些内容不涉及辐射物理中的中子活化或屏蔽计算，而是聚焦于理论上超出的领域： 超对称性（SUSY）的签名： 讨论寻找超伴侣粒子（如sfermions, neutralinos）的策略，以及如何利用缺失横向能量（Missing Transverse Energy, $E_T^{miss}$）来推断中微子或弱相互作用粒子的产生。 新矢量玻色子与额外维度： 分析寻找重粒子（如$Z'$或$W'$）的衰变模式，以及它们对高能阶梯的暗示。 总结 本书提供了一条从抽象的数学理论——量子场论——到宏大且精确的实验装置——LHC——的完整路径。它强调的是粒子（如夸克、轻子、玻色子）之间的基本相互作用，而非宏观物质与电离辐射的相互作用。通过本书的学习，读者将掌握描述自然界四种基本力中三种（电磁力、强力、弱力）的现代语言，并能理解当前粒子物理学研究的边界和挑战。 ---