Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц Изд. 5, испр. и доп.

Оглавление

Предисловие к третьему изданию

Структура и содержание книги не изменились по сравнению с первыми двумя изданиями (2002, 2004 гг). Вместе с тем в книгу внесены многочисленные уточнения характеристик элементарных частиц и атомных ядер, которые появились после 2000 г. в результате новых экспериментальных исследований. Это же относится и к целому ряду космологических величин, извлекаемых из данных астрофизических наблюдений. Все приведенные числовые характеристики (они взяты из Review of Particle Physics, Physics Letters B, Volume 592, Issues 1–4, July 2004 и буклета Nuclear Wallet Cards, National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, USA, 2005 /автор J.K.Tuli/) теперь отражают ситуацию на 2005 г. Раздел Приложения "Историческая справка" дополнен важнейшими открытиями последних пяти лет.

Предисловие

Настоящая книга является заключительным разделом общего курса физики. Студенты физических специальностей завершают изучение общего курса физики разделом "физика ядра и частиц". На физическом факультете Московского университета этот раздел изучается в пятом семестре. Книга написана на базе курса лекций по физике ядра и частиц, который автор читает в течение ряда лет на одном из потоков III курса. Материал собран в 15 лекций и расположен в той последовательности, в которой он читается студентам. Возможности книги позволили несколько расширить рамки ряда лекций за счет включения дополнительных разделов и большей детализации изложения. В целом, за исключением вопросов, связанных с техникой эксперимента, взаимодействием частиц и излучений с веществом, дозиметрией и радиационной защитой, которые изучаются студентами при выполнении ядерного практикума, содержание книги отвечает программе курса. Таким образом, книга посвящена именно физике атомного ядра и элементарных частиц. Отбор материала, последовательность и форма его изложения оригинальны и, по мнению автора, соответствуют стилю университетского физического образования, традициям факультета, подготовленности и возможностям студента-физика МГУ. Учтено, что с основами квантовой механики студенты уже познакомились в курсе атомной физики.

Книга предназначена для первого систематического знакомства студентов с физикой ядра и частиц. Уровень знаний и степень сложности в этой области в настоящее время столь высоки, что делают невозможным полностью последовательное и безупречно строгое изложение материала во вводном курсе. Сама описываемая наука во многих основополагающих аспектах не завершена и стремительно развивается, становясь все более сложной и насыщенной. В особенности это касается физики частиц. Ограничиться же только полностью понятными для студента III курса темами – значит резко сузить рамки изложения и лишить читателя возможности общего взгляда на быстро растущее и поражающее архитектурой здание современной субатомной физики. В этих попытках соединить в одном вводном учебном пособии живую науку с уже устоявшимися представлениями – особенность предлагаемой книги и, возможно, ее недостатки. Автор с благодарностью рассмотрит предложения и замечания, которые следует направлять по адресу: 119899 Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, кафедра общей ядерной физики.

Тематически книгу можно разделить на три части. Первые семь лекций посвящены физике ядра и некоторым общим вопросам. Физика частиц и взаимодействий рассматривается в следующих шести лекциях. В завершающих двух лекциях рассматриваются Вселенная, эволюция звезд и космические лучи. Несмотря на огромное различие в масштабах субатомных и космологических явлений, последние нельзя понять без знания первых. Поэтому включение астрофизических вопросов в данный курс не только оправдано, но и (учитывая достигнутый уровень знаний в этой области) необходимо. Курс современной астрофизики читается студентам физического факультета МГУ вслед за курсом физики ядра и частиц, что создает хорошие возможности для более глубокого усвоения студентами обсуждаемых в этих двух курсах общих вопросов. Автор рекомендует студентам также компактную и написанную с большим педагогическим мастерством книгу И.Д.Новикова "Как взорвалась Вселенная" (М.: Наука, 1988).

Значительную часть книги составляют приложения. С одной стороны, в них вынесен материал, для которого не нашлось места в лекциях, но без которого в систематическом курсе обойтись нельзя (деление атомных ядер, элементы теории beta-распада, встречные пучки и некоторые другие). С другой стороны, в приложениях разъясняется целый ряд утверждений, которые в основном тексте лекций лишь декларируются, а также дается достаточно простой вывод некоторых формул. Существенную часть приложений составляет справочный материал, прежде всего таблицы изотопов и частиц. Автор также посчитал полезным дать историческую справку о наиболее важных открытиях в тех областях физики, которым посвящена книга.

Любой раздел общего курса физики и особенно данный базируется на сведениях, полученных из эксперимента. Процесс открытия новых ядер и частиц, уточнения их характеристик и ряда принципиальных констант (в том числе и космологических), по существу непрерывен. Уже в ближайшие годы мы можем стать свидетелями таких фундаментальных открытий как обнаружение бозонов Хиггса, суперсимметричных частиц, массивности нейтрино, структуры кварков и лептонов и др. Вся численная информация, предлагаемая читателю, датируется 2000 г. и взята из следующих справочников:

Книга предусматривает два уровня сложности. Первый (и главный) отвечает лекционному материалу без тех разделов, которые отмечены звездочками. Освоение этого уровня обязательно для успешного завершения обучения по общему курсу физики. Книга в полном объеме рекомендуется студентам, специализирующимся в области физики ядра и частиц.

Автор благодарен профессорам Б.С.Ишханову, Е.А.Романовскому и И.В.Ракобольской, докторам физ.-матем. наук Н.Г.Гончаровой и В.В.Варламову, кандидатам физ.-матем. наук И.А.Тутынь, В.С.Замиралову, Ю.И.Сорокину и Н.А.Сотниковой, чья помощь, советы и замечания способствовали появлению и улучшению книги. Автор чрезвычайно признателен Инне Альбертовне Тутынь за большую помощь при подготовке рукописи к печати.

Об авторе

Профессор физического факультета МГУ, лауреат Ломоносовской премии, автор научного открытия в области ядерной физики. В течение многих лет преподает студентам физического факультета МГУ физику ядра и частиц.