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第一章 原子核的组成和自然单位制 1

1.1 原子核的组分 1

1.1.1 电子和质子的发现 1

1.1.2 早期有关原子核组成的想法及其碰到的困难 4

1.1.3 中子的发现 6

1.1.4 原子核由质子和中子组成 8

1.1.5 核子的简单性质和亚核子自由度 10

1.2 自然单位制 13

习题 16

参考文献 17

第二章 原子核的静态性质 19

2.1 原子核的表示和β稳定核素 19

2.2 原子核的大小 22

2.3 原子核的结合能 34

2.3.1 质量单位 34

2.3.2 原子核的结合能 36

2.3.3 原子核结合能的半经验公式 40

2.4 原子核的同位旋和同位旋相似态 48

2.5 原子核的角动量和磁偶极矩 52

2.5.1 原子核的角动量(自旋) 52

2.5.2 原子核的磁矩(磁偶极矩) 53

2.5.3 原子核自旋和磁矩的实验测定 56

2.6 原子核的电四极矩 63

2.6.1 原子核的电四极矩 63

2.6.2 原子核电四极矩的测量 68

2.7 原子核的统计性质 70

2.8 原子核的宇称 72

习题 75

参考文献 79

第三章 原子核的结构模型 80

3.1 原子核的费米气体模型 81

3.1.1 原子核的费米气体模型 82

3.1.2 用费米气体模型解释结合能半经验公式 84

3.2 原子核的壳层模型 88

3.2.1 原子核存在壳层结构的实验事实 89

3.2.2 单粒子模型 94

3.2.3 单粒子模型与实验的比较 102

3.2.4 剩余相互作用·组态混合·对关联 112

3.3 原子核的集体运动 126

3.3.1 原子核集体运动存在的实验事实 126

3.3.2 集体运动图象和绝热近似 131

3.4 球形核的振动 133

3.4.1 球形核振动模型 133

3.4.2 球形核振动模型与实验的比较 136

3.5 变形核的集体转动模型 141

3.5.1 转子模型 141

3.5.2 变形核转子模型的讨论 142

3.6 变形核的振动模型 159

3.7 高自旋态和回弯现象 164

3.8 变形核中的单粒子运动与壳层结构 168

3.8.1 变形核中的尼尔逊哈密顿量 168

3.8.2 尼尔逊哈密顿量的能量本征值和本征函数 169

3.8.3 超形变下原子核的壳层结构 173

3.8.4 尼尔逊单粒子能级系的应用 175

3.9 相互作用玻色子模型 179

习题 182

参考文献 185

第四章 原子核的放射性 187

4.1 放射性衰变的基本规律 188

4.1.1 单一放射性的指数衰减规律 189

4.1.2 衰变常数·半衰期·平均寿命·衰变宽度 190

4.1.3 多代连续放射性的衰变规律 193

4.1.4 放射性的平衡：暂时平衡和长期平衡 196

4.2 放射系 201

4.3 放射性的活度和单位 205

4.4 放射性规律的一些应用 206

4.4.1 确定放射源的活度和性质 206

4.4.2 在考古学中确定动植物遗骸的存在年代 208

4.5 人工放射性核素的生产 209

习题 211

第五章 原子核的衰变 213

5.1 α衰变 213

5.1.1 α衰变的特点 213

5.1.2 衰变的理论机制 216

5.2 β衰变 222

5.2.1 β衰变的特点及中微子的引入 223

5.2.2 β衰变的类型和发生的必要条件 229

5.2.3 β衰变的费米理论 233

5.2.4 容许跃迁的选择定则和能量分布 236

5.2.5 禁戒跃迁的选择定则和它的居里描绘图 242

5.2.6 衰变常数和比较寿命 245

5.2.7 弱相互作用常数的确定 246

5.2.8 轨道电子俘获 249

5.2.9 β衰变中的宇称不守恒及弱相互作用形式 251

5.3 γ跃迁和内转换 262

5.3.1 γ跃迁概率和选择定则 263

5.3.2 内转换和内电子对产生 268

5.3.3 原子核的同质异能态 272

5.3.4 分支比 274

5.3.5 角关联 275

习题 280

参考文献 282

第六章 核力 284

6.1 氘核的性质 284

6.1.1 氘核的有限方势阱模型 285

6.1.2 非中心力的存在 287

6.2 低能核子-核子散射 290

6.2.1 核力的有效力程理论 291

6.2.2 低能质子-质子和中子-中子散射 298

6.2.3 核力的电荷无关性·两核子波函数的同位旋描述 300

6.3 高能核子-核子散射和核力的交换性 304

6.3.1 高能n-p散射和交换力的引入 304

6.3.2 核力的排斥心和自旋-轨道耦合力 306

6.4 介子交换势 308

6.4.1 π介子交换理论 308

6.4.2 单玻色子交换势 310

6.5 核力的微观模型 312

6.5.1 用夸克势模型描述核力 313

6.5.2 用口袋模型描述核力 315

6.6 常用的核力唯象势 316

习题 318

参考文献 320

第七章 原子核反应 322

7.1 核反应的一般概念 323

7.1.1 核反应的分类 324

7.1.2 核反应中的守恒定律 326

7.1.3 反应能和阈能 328

7.1.4 核反应中的细致平衡原理 333

7.1.5 在阈能附近核反应截面的特征 338

7.2 反应截面的分波分析和核反应机制简介 340

7.2.1 散射截面和反应截面的分波分析 340

7.2.2 核反应的三个阶段描述和核反应机制简介 347

7.3 光学模型 351

7.3.1 光学模型的基本思想 352

7.3.2 反应截面的光学模型计算 356

7.4 复合核反应 361

7.4.1 复合核模型 361

7.4.2 单能级的布莱特-维格纳(B-W)公式 367

7.4.3 复合核的统计理论——H-F公式 374

7.4.4 复合核的衰变和蒸发谱 381

7.5 直接反应 385

7.6 重离子反应 392

7.7 轻子与原子核的散射 400

7.7.1 电子-核子的弹性散射·形状因子 401

7.7.2 轻子的深度非弹性散射 403

7.8 原子核的裂变和聚变 416

7.8.1 原子核的裂变反应 417

7.8.2 原子核的聚变反应 436

习题 443

参考文献 445

第八章 粒子物理简介 448

8.1 粒子物理的发展 448

8.2 相互作用 451

8.2.1 相互作用和截面 451

8.2.2 相互作用和寿命 454

8.2.3 媒介粒子和力程 455

8.3 粒子的分类 457

8.4 电荷守恒·重子数和轻子数守恒 465

8.5 奇异量子数S和盖尔曼-西岛关系 466

8.5.1 奇异量子数 466

8.5.2 盖尔曼-西岛关系 469

8.5.3 中性K介子的混合和转化 470

8.6 粒子的对称性和守恒定律 473

8.6.1 在量子力学中的对称性 474

8.6.2 分立变换下的对称性 477

8.7 强子结构 494

8.7.1 强子的幺正对称性和超多重态 496

8.7.2 强子的夸克结构模型 501

8.7.3 夸克的颜色量子数 507

8.7.4 盖尔曼-大久保质量公式 510

8.7.5 核子的夸克波函数和磁矩 515

8.7.6 J/ψ和γ粒子的发现与c(粲)和b(底或美)夸克的引进 517

8.8 强相互作用的动力学理论和各种唯象夸克模型 523

8.8.1 量子色动力学 523

8.8.2 一些唯象夸克理论模型 525

8.9 费米子的代 537

习题 538

参考文献 540

附录Ⅰ 相对论性运动学简介 543

附录Ⅱ 量子力学基本原理和方法 550

附录Ⅲ 单玻色子交换势 560

附录Ⅳ 角动量的基本关系 563

附录Ⅴ 球谐函数 570

附录Ⅵ 核素的性质表 573

附录Ⅶ 粒子性质表 589

附录Ⅷ 元素周期表 600

附录Ⅸ 基本物理常数表 601