Non-Accelerator Astroparticle Physics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Carrigan, R. A. (EDT)/ Giacomelli, Giorgio Mario (EDT)/ Paver, N./ School on Non-accelerator Astropa

出品人:

页数:317

译者:

出版时间:2005-6

价格:$ 209.00

装帧:HRD

isbn号码:9789812563163

丛书系列:

图书标签:

天体物理学
高能天体物理学
宇宙射线
暗物质
暗能量
中微子天文学
引力波天文学
非加速器天体物理学
粒子物理学
宇宙学

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具体描述

This comprehensive volume of articles from the seventh school on non-accelerator astroparticle physics presents a timely coverage of this interesting and rapidly expanding subject. The contributions enlarge and complement the earlier volumes prepared for the fourth, fifth and sixth schools. An informative, pedagogical approach has been maintained so that the book can serve as the basis for a modern course on the subject. The first section introduces the fundamentals of particle physics with a review of the standard model and beyond. The comprehensive section on neutrino physics and astrophysics covers neutrino masses and oscillations, short and long baseline neutrino experiments, atmospheric and solar neutrinos, and neutrino telescopes. The section on dark matter includes a theoretical presentation and a review of existing and potential dark matter searches. Searches for axions, magnetic monopoles, and nuclearites are also discussed. Cosmic rays and astrophysics are covered with reviews on experiments in space, extreme energy cosmic rays, and photons and antimatter in space. The theory of gravitational waves and searches for gravitational waves are considered. A section deals with the LEP legacy and future accelerators and superbeams. Large scale facilities, detectors, data acquisition and large scale computing are reviewed. The volume concludes with an in-depth look at the impact of science on the world with essays looking back on the past century of scientific progress and its effects on society.

书名：星际尘埃与宇宙微波背景辐射：早期宇宙的物质分布与演化作者：[此处留空，以模拟专业书籍的撰写风格] 出版社：[此处留空] 出版年份：[此处留空] 内容简介本书旨在深入探讨宇宙学中一个至关重要的领域：早期宇宙的物质分布及其随时间推移的演化，特别侧重于对星际尘埃的形成、扩散以及宇宙微波背景辐射（CMB）的精确测量与物理意义的解析。本书避免了对粒子物理加速器实验的直接探讨，而是将焦点完全置于天体物理学和宇宙学观测的宏大尺度上。第一部分：早期宇宙的结构形成与物质分配第一部分详细阐述了宇宙从大爆炸后最初的几秒到数十万年间的物理状态。我们从对标准宇宙学模型（Lambda-CDM）的基本回顾开始，建立理解早期宇宙演化的理论框架。第一章：宇宙的黎明：暴胀、复合与光子的解放本章首先分析了暴胀理论如何解决了平坦性问题和视界问题，并探讨了暴胀的遗迹——原初引力波的潜在可观测性。随后，重点讨论了电子和质子在宇宙早期的高温环境中如何存在于等离子体中。关键在于对“复合”事件的细致描述，即当温度降至约3000开尔文时，质子和电子结合形成中性氢原子的过程。这一事件标志着宇宙变得透明，释放出宇宙微波背景辐射。我们详尽分析了重子声学振荡（BAO）在这一时期的种子形成，这些振荡在后来的星系团形成中留下了可观测的特征。第二章：原初核合成与轻元素的丰度本章聚焦于宇宙大爆炸后的前几分钟，即原初核合成（BBN）阶段。我们精确计算了氘、氦-3、氦-4以及锂-7的丰度，并将其与现代观测到的丰度进行对比。这些丰度的精确测量是检验宇宙物质密度（特别是重子物质密度）的强有力证据。我们探讨了中微子背景（CνB）的形成过程，尽管我们无法直接探测到它，但其对BBN的间接影响是至关重要的。本章强调了核反应的截面在不同温度下的敏感性，以及如何利用这些元素丰度来约束标准模型之外的额外粒子。第三章：暗物质的主导作用与结构生长的引力坍缩尽管本书不涉及高能粒子物理，但暗物质在引力尺度上的作用是结构形成的基石。本章详细阐述了暗物质如何在早期宇宙中率先形成引力势阱（Cold Dark Matter Halos）。我们分析了流体力学模拟中普通物质（重子）如何被这些暗物质晕所吸引和聚集。重点讨论了暗物质的非相对论性特征如何解释了观测到的宇宙大尺度结构的“冷”特性，并对比了“热”暗物质（如中微子）对结构生长的抑制效应。第二部分：宇宙微波背景辐射：早期宇宙的快照第二部分专门用于解构宇宙微波背景辐射——宇宙诞生约38万年后的“婴儿照片”。我们关注的是CMB的温度和极化信号，这些信号携带了关于早期宇宙演化的丰富信息。第四章：CMB的产生、偶极各向异性与多极矩分析本章从汤姆逊散射的物理学原理出发，解释了光子如何从自由电子的等离子体中“解耦”出来，形成了近乎完美的黑体谱（温度约2.725 K）。随后，我们详细解析了CMB的各向异性。首先处理的是最大的尺度上的“偶极各向异性”，它主要源于我们星系团相对于CMB参照系的运动。随后，我们引入了球谐函数展开，将CMB图谱分解为一系列多极矩（$l$值）。我们详细解读了低阶多极矩（如单极矩和偶极矩）的物理含义。第五章：声学峰与物质密度的诊断本章的核心是分析CMB功率谱中的温度波动峰值，即声学振荡的“指纹”。我们对前三个主峰的精确位置和高度进行了详尽的分析。通过声学视界（Acoustic Horizon）的物理概念，我们展示了如何利用第一个峰的位置来精确测量物质的几何曲率（证实宇宙是平坦的）。第二个峰的相对高度则提供了重子物质与暗物质密度的比值。我们深入探讨了重子物质的“摩擦效应”如何影响后续峰值的形状。第六章：CMB极化：E模、B模与再电离时代本章将注意力转向CMB的偏振信号。我们区分了两种主要的极化模式：E模（电场主导）和B模（磁场主导）。我们详细分析了复合时代自由电子散射产生的固有E模，以及如何利用这些E模来测量最后的散射面（Surface of Last Scattering）的运动学。随后，我们讨论了更具挑战性的B模极化。虽然大部分B模可能源于星系尺度上的引力透镜效应，但原初引力波产生的B模（原初B模）是暴胀理论的“圣杯”。本章对再电离时代（Reionization Epoch）的物理过程进行了概述，解释了早期恒星和类星体如何将宇宙重新电离，以及这对CMB的最后散射面产生了何种影响（如产生$l approx 10$ 附近小幅度的极化信号）。第三部分：星际与星系际尘埃的特性与影响本书的第三部分将视角从早期宇宙的辐射场转移到更近期的、由恒星演化和死亡产生的固态物质——星际和星系际尘埃。第七章：尘埃的成分、尺寸分布与消光机制本章全面概述了宇宙尘埃的物理与化学性质。我们讨论了硅酸盐、碳质（石墨、无定形碳）以及冰壳尘埃的主要成分，这些成分主要源于超新星爆发和渐近巨星分支（AGB）恒星的物质抛射。我们详细分析了尘埃颗粒的典型尺寸分布（通常采用修正的泊松分布或类似模型），以及这些尺寸如何决定了其与光子的相互作用截面。消光（Extinction）和红化（Reddening）是关键概念，本章解释了光线穿过尘埃云时如何经历选择性吸收和散射，以及如何通过观察不同波长的光来反推尘埃的物理参数，如温度和柱密度。第八章：尘埃辐射的红外特征与“冷点” 尘埃是宇宙中重要的冷却剂和再辐射体。本章重点分析了尘埃的热辐射特性。我们探讨了不同温度下的尘埃发射谱，从数千开尔文的碳单晶体到十开尔文左右的冰冷尘埃。我们将重点放在对银河系、麦哲伦星系团以及遥远星系中观测到的“冷点”（Cold Spots）现象的分析，这些现象可能与局部异常密集的、温度极低的尘埃云团有关。我们对比了基于观测的灰尘模型（如Modified Blackbody Model）与理论预测的谱指数。第九章：尘埃对高红移星系观测的修正与校准尘埃在观测高红移星系时构成了主要的系统误差源。本章讨论了如何从观测中剥离尘埃对星系亮度和星族合成的影响。我们特别关注了对遥远星系光度函数和星形成率估计的影响。通过对星系团内星系的研究，我们分析了星系际介质（IGM）中的尘埃含量，以及尘埃在星系形成和演化反馈回路中的作用——即星系形成初期的恒星爆发会吹散尘埃，从而影响后续的恒星形成效率。第十章：尘埃在星系际和星系团介质中的扩散与化学演化本书最后探讨了尘埃颗粒在星系团尺度上的迁移与演化。我们分析了高速星系穿过星系团热等离子体时可能发生的“太空风化”（Space Weathering），即尘埃被等离子体侵蚀的机制。本章还研究了尘埃如何通过星系团尺度的磁场和等离子体流动场进行扩散，并讨论了这些扩散过程对我们理解星系团内部物质均匀性的影响。最后，我们展望了未来任务（如JWST对早期宇宙尘埃的深度探测）可能为我们揭示的关于宇宙物质演化的新信息。本书的结构旨在提供一个从宇宙起源到现代星系演化中，物质（重子和尘埃）与辐射场（CMB）之间复杂而精妙的相互作用的全面、自洽的图景。