01 / 导读
导读
引用
Dodd, J. E., & Gripaios, B. (2020). The Ideas of Particle Physics (4th ed.). Cambridge University Press.
章节概要
全书共64个简短的章节，分为15个部分，每部分四到五章，另有附录（单位与常数、术语表、符号表、参考文献和粒子数据表）。据前言所述，第I–IX部分追溯该学科到20世纪80年代初第一版出版时为止的发展，第X部分以后则涵盖其后四十年。叙述大体按时间顺序，但在合适之处改为按相对独立的专题组织。
第I部分（第1–4章）：导论
物质与光；狭义相对论；量子力学；相对论量子理论。这一部分提供全书的两块基础：相对论与量子理论。内容从原子和早期辐射实验讲起，经薛定谔波函数和自旋，一直到狄拉克方程、反粒子、量子场论和量子电动力学。
第II部分（第5–8章）：基础粒子物理
基本相互作用；微观世界中的对称性；介子；奇异粒子。这几章介绍四种基本相互作用、对称性（时空对称、离散对称、内部对称和破缺对称）的作用，以及最早的粒子家族：π介子和μ子、K介子和超子。
第III–V部分（第9–18章）：强相互作用物理；弱相互作用物理 I 与 II
“共振粒子”与“SU(3)和夸克”开启了强相互作用的内容。第IV、V部分随后追踪弱相互作用：宇称不守恒、费米理论、两种中微子、中性K介子与CP破坏、流–流理论、中微子–电子散射、强子的弱相互作用以及W玻色子。
第VI–IX部分（第19–36章）：规范理论、深度非弹性散射、量子色动力学与正负电子对撞
第VI部分从“理论的动机”出发，经规范理论和自发对称性破缺，讲到格拉肖–温伯格–萨拉姆模型和对W、Z玻色子的搜寻。第VII部分涵盖深度非弹性散射和结构函数的夸克模型。第VIII部分介绍量子色动力学（有色夸克、色规范理论、渐近自由、夸克禁闭），第IX部分涉及正负电子实验、粲夸克和第三代粒子。
第X部分（第37–41章）：标准模型
模型概述；模型的精确检验；味混合与CP破坏；大型强子对撞机；希格斯玻色子的发现与性质。这一部分汇集了近几十年的模型与实验，最后落在希格斯玻色子上。
第XI部分（第42–47章）：超越标准模型
超越的理由；中微子质量与混合；大统一；超对称；复合希格斯模型；轴子与强CP问题。每章介绍一种被提出的扩展，以及它想要解决的问题。
第XII–XIII部分（第48–56章）：粒子物理与宇宙学；引力与引力波
第XII部分涵盖大爆炸与暴胀、宇宙微波背景、物质–反物质不对称、暗物质和暗能量。第XIII部分从广义相对论讲到引力波的发现和引力波天文学。
第XIV–XV部分（第57–64章）：弦理论；未来
第XIV部分从强子弦讲到M理论和AdS–CFT对应。第XV部分概述加速器和观测设施、已知的未知，以及量子引力这一悬而未决的问题。
核心概念
第I–V部分：基础与两种核力
- 反粒子与量子场：在第4章通过狄拉克方程和量子场论引入。
- 对称性：时空对称、离散对称、内部对称与破缺对称，是第6章的主题。
- 宇称与CP破坏：第11章和第14章的话题。
第VI–X部分：规范理论与标准模型
- 规范理论与希格斯机制：第20–21章，以及第22章的格拉肖–温伯格–萨拉姆模型。
- 夸克禁闭与渐近自由：量子色动力学部分的第32–33章。
- 精确检验：第38章，把模型与测量结果对照。
第XI–XV部分：超越标准模型
- 超对称、大统一与轴子：第44、45和47章。
- 暗物质与暗能量：第51–52章。
- AdS–CFT：第59章。
评析
优点
- 范围广、次序清楚。 64章追踪了从20世纪初到引力波的整个学科，前言通过把历史顺序与相对独立的专题结合起来，使主线保持连贯。
- 短小的单元。 前言描述的结构是15个部分、每部分四到五个短章，完整的专题以基本自成一体的单元呈现，便于随时翻阅。
- 明确以概念为主。 前言声明书中没有数学推导，也没有复杂公式，目标是把读者带到科普书的简化与概括之外。术语表和符号表辅助阅读。
- 独立评价。 Dave Barney 在 CERN Courier（2021年11月）评论第四版，称之为一本出色的书，能传达基础物理之美，并称赞后面讲述过去三四十年所发展理论的章节。
局限
- 不是教科书。 前言说明本书不自称具备教科书的精确与严谨，因此不能代替包含计算的课程。
- 并不好读。 Barney 强调这本书读起来并不轻松，前言也提醒最新的章节更长，需要更多专注。
- 对近期物理的处理不均衡。 Barney 认为LHC着墨很少，对希格斯玻色子的搜寻一带而过，而对希格斯玻色子在自发对称性破缺中作用的叙述含混不清。
在课程中的定位
在核物理与粒子物理书单中，本书是介于简短科普读物与以计算为主的教科书之间的概念性综述。Frank Close 的 Particle Physics: A Very Short Introduction 短得多，不用数学，适合初次浏览。Griffiths 的 Introduction to Elementary Particles 在本站的介绍中是带有费曼规则和计算的标准本科教材；Martin 与 Shaw 的 Nuclear and Particle Physics 是假定读者已学过入门量子力学和狭义相对论的本科教材。Krane 的 Introductory Nuclear Physics 讲核物理一侧，这一部分在 Dodd 与 Gripaios 的书中基本没有涉及。
合理的搭配是把本书与一本以计算为主的教材并读：本书提供实验的脉络和每个想法的来由，教材提供具体的技术。
如何使用本书
前言把本书主要面向物理科学、数学、工程或其他需要数理基础的专业的毕业生（原文用词为 graduates），并假定读者熟悉质量、动量、能量等基本物理概念。书中出现方程只是为了说明某个想法。
实用的安排：
- 核心： 第I、II部分打基础，第VI、X部分讲规范理论和标准模型，第VIII部分讲量子色动力学。
- 历史铺垫： 第III–V部分和第VII–IX部分，可以快速读过，了解模型是如何一步步搭建起来的，也可在课程讲到弱相互作用或深度非弹性散射时查阅。
- 可选的前沿内容： 第XI–XV部分（超越标准模型、宇宙学、引力波、弦理论），最好在核心内容之后再读，因为前言提醒这些章节需要更多时间。
- 辅助： 把术语表（附录B）当作记忆提示，用参考文献做延伸阅读。