核與粒子物理實(shí)驗(yàn)方法

目錄
叢書(shū)序
前言
預(yù)備知識(shí) 1
0.1 微觀結(jié)構(gòu)圖像 1
0.2 基本相互作用 2
0.3 對(duì)稱性與守恒定律 3
0.4 實(shí)驗(yàn)方法和探測(cè)技術(shù) 4
0.5 相互作用和費(fèi)曼圖 5
0.6 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位和自然單位 6
0.7 實(shí)驗(yàn)室參考系和動(dòng)量中心系 6
第1章 物質(zhì)放射性與粒子性質(zhì) 11
1.1 物質(zhì)放射性 11
1.1.1 核素衰變規(guī)律 13
1.1.2 天然放射性衰變 15
1.2 原子核一般性質(zhì) 23
1.2.1 質(zhì)子與中子 23
1.2.2 同位旋 26
1.2.3 電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù) 27
1.2.4 結(jié)合能 28
1.2.5 質(zhì)譜測(cè)量 30
1.3 散射實(shí)驗(yàn)與散射截面 32
1.3.1 彈性散射和非彈性散射 33
1.3.2 散射截面和幾何反應(yīng)截面 34
1.3.3 電子散射和盧瑟福散射 36
1.3.4 核形狀因子 40
1.4 粒子的基本性質(zhì) 41
1.4.1 正反粒子 41
1.4.2 輕子和強(qiáng)子 44
1.4.3 π和k介子衰變 46
1.4.4 共振態(tài)粒子產(chǎn)生 51
1.4.5 標(biāo)準(zhǔn)模型與粒子分類 59
參考文獻(xiàn) 65
習(xí)題 67
第2章 輻射測(cè)量與儀器 73
2.1 輻射與物質(zhì)作用 73
2.1.1 電離能量損失 74
2.1.2 多次散射效應(yīng) 76
2.1.3 輻射能量損失 77
2.1.4 光-核作用能損 80
2.1.5 γ射線三種效應(yīng) 80
2.1.6 電磁簇射和強(qiáng)子簇射 83
2.1.7 切連科夫輻射和穿越輻射 86
2.2 探測(cè)器與信號(hào) 90
2.2.1 核儀器與信號(hào)讀取 91
2.2.2 前端電子學(xué)與噪聲 95
2.2.3 幅度和時(shí)間信號(hào) 99
2.2.4 定時(shí)方法與電路 103
2.2.5 信號(hào)傳輸與匹配 105
2.2.6 符合測(cè)量方法 107
2.2.7 觸發(fā)與電子學(xué)系統(tǒng) 113
2.3 帶電粒子和γ光子能譜測(cè)量 118
2.3.1 帶電粒子能譜測(cè)量 118
2.3.2 γ射線能譜測(cè)量 126
2.3.3 高能光子能量測(cè)量 136
2.4 中子能量和通量測(cè)量 140
2.4.1 中子分類 140
2.4.2 中子能量測(cè)量 142
2.4.3 中子通量測(cè)量 154
2.4.4 n-γ鑒別方法 157
2.5 宇宙線μ子測(cè)量 160
2.5.1 μ子輻射來(lái)源 160
2.5.2 μ子與物質(zhì)作用 161
2.5.3 μ子望遠(yuǎn)鏡測(cè)試系統(tǒng) 163
2.5.4 宇宙線μ子成像 166
參考文獻(xiàn) 169
習(xí)題 171
第3章 質(zhì)量和壽命測(cè)量方法 178
3.1 質(zhì)量與壽命 178
3.2 核素質(zhì)量測(cè)量 179
3.2.1 質(zhì)譜法 180
3.2.2 儲(chǔ)存環(huán)質(zhì)譜法 181
3.2.3 核反應(yīng)法 185
3.3 粒子質(zhì)量測(cè)量 187
3.3.1 穩(wěn)定粒子質(zhì)量測(cè)量 188
3.3.2 不穩(wěn)定粒子質(zhì)量測(cè)量 192
3.4 核素壽命測(cè)量 202
3.4.1 直接測(cè)量方法 202
3.4.2 延遲符合測(cè)量法 204
3.4.3 多普勒線移法 208
3.4.4 核能級(jí)共振法 214
3.4.5 無(wú)反沖共振吸收法 217
3.5 粒子壽命的測(cè)量 221
3.5.1 衰變時(shí)間測(cè)量方法 221
3.5.2 衰變長(zhǎng)度測(cè)量方法 227
3.5.3 質(zhì)子壽命的測(cè)量 233
參考文獻(xiàn) 237
習(xí)題 239
第4章 粒子鑒別和譜儀 244
4.1 動(dòng)量分辨與磁場(chǎng) 245
4.2 電離能損鑒別方法 248
4.2.1 (p，dE/dx)鑒別方法 248
4.2.2 ΔE-E鑒別法 253
4.2.3 布拉格峰鑒別法 257
4.3 飛行時(shí)間鑒別方法 259
4.3.1 TOF鑒別本領(lǐng) 259
4.3.2 TOF定時(shí)修正方法 261
4.3.3 dE/dx+TOF鑒別法 264
4.4 切連科夫效應(yīng)鑒別方法 265
4.4.1 閾式切連科夫鑒別法 266
4.4.2 環(huán)形成像(RICH)鑒別法 267
4.4.3 內(nèi)反射切連科夫光(DIRC)鑒別法 269
4.4.4 DIRC-Like鑒別法 270
4.5 穿越輻射效應(yīng)鑒別方法 271
4.6 量能器鑒別方法 276
4.6.1 能量沉積鑒別法 276
4.6.2 粒子流鑒別法 279
4.7 相對(duì)論重離子物理實(shí)驗(yàn)與粒子鑒別 281
4.7.1 QGP產(chǎn)生與測(cè)量 282
4.7.2 雙輕子衰變與測(cè)量 283
4.7.3 重味夸克產(chǎn)生與測(cè)量 286
參考文獻(xiàn) 290
習(xí)題 291
第5章 加速器亮度和截面測(cè)量 298
5.1 粒子加速器與粒子束 298
5.1.1 加速器基本工作原理 300
5.1.2 加速器實(shí)驗(yàn)束 303
5.1.3 束流分離與監(jiān)測(cè) 304
5.2 粒子對(duì)撞與固定靶實(shí)驗(yàn) 310
5.3 粒子束打靶作用截面測(cè)量 313
5.3.1 總截面測(cè)量原理 314
5.3.2 中子總截面測(cè)量 315
5.3.3 帶電粒子總截面測(cè)量 317
5.3.4 帶電粒子微分截面測(cè)量 320
5.4 對(duì)撞機(jī)亮度與截面測(cè)量 322
5.4.1 加速器束流亮度 323
5.4.2 正負(fù)電子對(duì)撞截面測(cè)量 325
5.4.3 質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞截面測(cè)量 329
參考文獻(xiàn) 335
習(xí)題 336
第6章 非加速器物理與實(shí)驗(yàn) 341
6.1 宇宙學(xué)基本原理 341
6.1.1 弗里德曼方程 342
6.1.2 宇宙大爆炸假說(shuō) 343
6.2 宇宙線物理與實(shí)驗(yàn) 344
6.2.1 宇宙線起源與成分 344
6.2.2 高能γ射線的產(chǎn)生和傳播 347
6.2.3 宇宙線γ觀測(cè)方法 349
6.3 中微子質(zhì)量測(cè)量與實(shí)驗(yàn) 356
6.3.1 中微子振蕩機(jī)制 356
6.3.2 中微子源與實(shí)驗(yàn) 358
6.3.3 太陽(yáng)中微子丟失實(shí)驗(yàn) 359
6.3.4 大氣中微子丟失實(shí)驗(yàn) 362
6.3.5 加速器中微子實(shí)驗(yàn) 363
6.3.6 反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn) 364
6.4 無(wú)中微子雙β衰變與實(shí)驗(yàn) 368
6.4.1 無(wú)中微子雙β衰變機(jī)制 369
6.4.2 無(wú)中微子雙β衰變實(shí)驗(yàn)要求 371
6.4.3 無(wú)中微子雙β衰變實(shí)驗(yàn)技術(shù) 373
6.5 暗物質(zhì)與實(shí)驗(yàn) 377
6.5.1 暗物質(zhì)觀測(cè)證據(jù) 377
6.5.2 暗物質(zhì)探測(cè)方法 379
參考文獻(xiàn) 384
習(xí)題 387
附錄A：粒子和天文物理常數(shù) 394
附錄B：元素周期表 399
附錄C：常用材料的物理參數(shù) 400
附錄D：常用放射性核素 402
附錄E：VME總線協(xié)議與V1718控制器簡(jiǎn)介 404
編后語(yǔ) 411