Assessment of the National Institute of Standards and Technology Physics Laboratory pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:National Academies Press (COR)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:21

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isbn号码:9780309127370

丛书系列:

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NIST
Physics Laboratory
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具体描述

物理科学的广阔疆域：一部涵盖前沿研究与应用实践的综合性著作本书旨在为读者呈现一个宏大而精细的物理学世界图景，它并非聚焦于某一特定机构的内部运作或特定项目的评估，而是致力于探索驱动当代科学进步的核心物理原理、尖端实验技术以及它们在工程、技术和基础研究中的广泛应用。我们的目标是构建一座桥梁，连接理论物理的深邃思考与实验物理的精巧构造，为物理学领域的研究人员、高年级学生以及对现代科学抱有浓厚兴趣的专业人士提供一份详尽且富有启发性的参考资料。第一部分：基础理论的坚实根基与范式革新本部分将深入探讨支撑现代物理学的两大支柱——量子力学与相对论——的最新发展与深刻内涵。我们不会止步于教科书上的基础陈述，而是着重分析这些理论在处理极端条件（如黑洞视界、早期宇宙、高能粒子对撞）时所面临的挑战与突破。量子场论的精细结构：我们将详细剖析标准模型（Standard Model）的精确性验证，特别是在希格斯玻色子发现后的新探索方向。讨论的重点将包括对夸克-胶子等离子体的研究，以及如何利用格点量子色动力学（Lattice QCD）来计算强相互作用的非微扰效应。此外，本书还将全面介绍超对称理论（Supersymmetry）的最新实验限制和理论动机，探讨其在解决层次结构问题中的潜力与困境。引力与时空几何的新视角：在广义相对论的基础上，我们着重探讨了从引力波天文学（LIGO/Virgo/KAGRA的最新成果）中涌现出的关于黑洞合并、中子星碰撞的全新物理图像。书中将对圈量子引力（Loop Quantum Gravity）和弦理论（String Theory）等前沿的量子引力候选理论进行客观的对比分析，重点关注它们在预测可观测效应方面的差异与共通之处。我们也将审视新的时空测量技术，例如原子干涉仪在测量引力常数和寻找暗能量效应方面的潜力。第二部分：物质的微观结构与新相态的探索本部分聚焦于凝聚态物理学和材料科学的交叉领域，展示了物质在不同环境和相互作用下展现出的奇异量子行为。拓扑材料的革命：拓扑绝缘体、拓扑半金属以及具有非阿贝尔任意子的新材料体系将占据重要篇幅。我们将详细介绍如何通过费米面附近的电子结构计算来预测和表征这些材料的独特边界态（Edge States）和界面特性。对于量子霍尔效应的更高阶分数朗道能级的物理机制，也将进行深入的理论和实验解析。超导性与强关联电子系统：超导电性研究一直是凝聚态物理的核心。本书不仅回顾了传统的BCS理论和高温超导（如铜氧化物和铁基超导）的未解之谜，更着重介绍了基于莫特绝缘体和电子-电子强关联效应驱动的新型超导机制，例如压力诱导的氢化物超导体及其在室温超导探索中的意义。同时，对Mott绝缘体、自旋液体等非传统磁性相的激发和动力学行为也将进行细致的梳理。第三部分：前沿实验技术与精密测量现代物理学的进步在很大程度上依赖于测量精度的提升。本部分将详细阐述支撑这些前沿研究的关键技术手段及其背后的物理原理。光学与量子信息的前沿应用：从超快激光技术（飞秒、阿秒脉冲的产生与应用）在激发和探测电子动力学中的作用，到腔量子电动力学（Cavity QED）在实现受控光-物质相互作用中的地位，我们将进行细致的讨论。对于量子信息处理，本书将重点分析基于不同物理平台的量子比特（如超导电路、离子阱、拓扑量子位）的相干时间、门保真度和可扩展性所面临的工程挑战。高精度计量学与基本常数的确定：精密测量不仅仅是验证理论，它也是寻找新物理的有力工具。我们将探讨如何利用基于激光冷却和囚禁的原子钟（如锶和镱原子钟）来提高对基本物理常数（如精细结构常数 $alpha$）的测量精度，并分析这些测量结果对检验洛伦兹不变性和寻找暗物质信号的潜在贡献。此外，对中微子质量、质量层级和CP破坏参数的实验测量方法和最新进展也将被纳入讨论。第四部分：跨学科应用与未来展望物理学原理已深度融入各个技术领域。本部分将探讨基础物理研究如何转化为实际应用，并展望未来几十年物理科学可能出现的突破性方向。能源科学中的物理学基础：聚焦于核聚变能（如托卡马克装置中的等离子体不稳定性控制、惯性约束聚变的新进展）和下一代光伏技术（如钙钛矿太阳能电池的载流子输运机制）。我们将从等离子体物理、材料科学和量子光学等多个角度，解析实现可持续能源目标所需的物理学突破。计算物理与人工智能的融合：探讨如何利用高性能计算（HPC）模拟复杂的量子系统，例如利用密度泛函理论（DFT）预测新型催化剂的电子结构，以及如何将机器学习算法应用于加速粒子物理实验中的数据重建和复杂系统的状态识别。本书的撰写风格力求严谨而富有洞察力，通过对最新同行评审文献的深度整合与批判性分析，旨在为读者提供一个既立足于坚实理论基础，又展望于无限可能性的物理科学全景图。它是一份面向未来的参考指南，旨在激发读者对物理世界深层奥秘的持续探索热情。