Dedication

Acknowledgments

Preface to the First Edition

Preface to the Third Edition

General Bibliography

　1　Background and Language

　　1.1　Orders of Magnitude

　　1.2　Units

　　1.3　Special Relativity，Feynman Diagrams

　　1.4　References

Ⅰ　Tools

　2　Accelerators

　　2.1　Why Accelerators？

　　2.2　Cross Sections and Luminosity

　　2.3　Electrostatic Generators （Van de Graaff）

　　2.4　Linear Accelerators （Linacs）

　　2.5　Beam Optics

　　2.6　Synchrotrons

　　2.7　Laboratory and Center-of-Momentum Frames

　　2.8　Colliding Beams

　　2.9　Superconducting Linacs

　　2.10　Beam Storage and Cooling

　　2.11　References

　3　Passage of Radiation Through Matter

　　3.1　Concepts

　　3.2　Heavy Charged Particles

　　3.3　Photons

　　3.4　Electrons

　　3.5　Nuclear Interactions

　　3.6　References

　4　Detectors

　　4.1　Scintillation Counters

　　4.2　Statistical Aspects

　　4.3　Semiconductor Detectors

　　4.4　Bubble Chambers

　　4.5　Spark Chambers

　　4.6　Wire Chambers

　　4.7　Drift Chambers

　　4.8　Time Projection Chambers

　　4.9　Cerenkov Counters

　　4.10　Calorimeters

　　4.11　Counter Electronics

　　4.12　Electronics： Logic

　　4.13　References

Ⅱ　Particles and Nuclei

　5　The Subatomic Zoo

　　5.1　Mass and Spin.Fermions and Bosons

　　5.2　Electric Charge and Magnetic Dipole Moment

　　5.3　Mass Measurements

　　5.4　A First Glance at the Subatomic Zoo

　　5.5　Gauge Bosons

　　5.6　Leptons

　　5.7　Decays

　　5.8　Mesons

　　5.9　Baryon Ground States

　　5.10　Particles and Antiparticles

　　5.11　Quarks，Gluons，and Intermediate Bosons

　　5.12　Excited States and Resonances

　　5.13　Excited States of Baryons

　　5.14　References

　6　Structure of Subatomic Particles

　　6.1　The Approach： Elastic Scattering

　　6.2　Rutherford and Mott Scattering

　　6.3　Form Factors

　　6.4　The Charge Distribution of Spherical Nuclei

　　6.5　Leptons Are Point Particles

　　6.6　Nucleon Elastic Form Factors

　　6.7　The Charge Radii of the Pion and Kaon

　　6.8　Inelastic Electron and Muon Scattering

　　6.9　Deep Inelastic Electron Scattering

　　6.10　Quark-Parton Model for Deep Inelastic Scattering

　　6.11　More Details on Scattering and Structure

　　6.12　References

Ⅲ　Symmetries and Conservation Laws

　7　Additive Conservation Laws

　　7.1　Conserved Quantities and Symmetries

　　7.2　The Electric Charge

　　7.3　The Baryon Number

　　7.4　Lepton and Lepton Flavor Number

　　7.5　Strangeness Flavor

　　7.6　Additive Quantum Numbers of Quarks

　　7.7　References

　8　Angular Momentum and Isospin

　　8.1　Invariance Under Spatial Rotation

　　8.2　Symmetry Breaking by a Magnetic Field

　　8.3　Charge Independence of Hadronic Forces

　　8.4　The Nucleon Isospin

　　8.5　Isospin Invariance

　　8.6　Isospin of Particles

　　8.7　Isospin in Nuclei

　　8.8　References

　9　P，C，CP，and T

　　9.1　The Parity Operation

　　9.2　The Intrinsic Parities of Subatomic Particles

　　9.3　Conservation and Breakdown of Parity

　　9.4　Charge Conjugation

　　9.5　Time Reversal

　　9.6　The Two-State Problem

　　9.7　The Neutral Kaons

　　9.8　The Fall of CP Invariance

　　9.9　References

Ⅳ　Interactions

　10　The Electromagnetic Interaction

　　10.1　The Golden Rule

　　10.2　Phase Space

　　10.3　The Classical Electromagnetic Interaction

　　10.4　Photon Emission

　　10.5　Multipole Radiation

　　10.6　Electromagnetic Scattering of Leptons

　　10.7　Vector Mesons as Mediators of the Photon-Hadron Interaction

　　10.8　Colliding Beams

　　10.9　Electron-Positron Collisions and Quarks

　　10.10　The Photon-Hadron Interaction： Real and Spacelike Photons

　　10.11　Magnetic Monopoles

　　10.12　References

　11　The Weak Interaction

　　11.1　The Continuous Beta Spectrum

　　11.2　Beta Decay Lifetimes

　　11.3　The Current-Current Interaction of the Standard Model

　　11.4　A Variety of Weak Processes

　　11.5　The Muon Decay

　　11.6　The Weak Current of Leptons

　　11.7　Chirality versus Helicity

　　11.8　The Weak Coupling Constant GF

　　11.9　Weak Decays of Quarks and the CKM Matrix

　　11.10　Weak Currents in Nuclear Physics

　　11.11　Inverse Beta Decay： Reines and Cowan's Detection of Neutrinos

　　11.12　Massive Neutrinos

　　11.13　Majorana versus Dirac Neutrinos

　　11.14　The Weak Current of Hadrons at High Energies

　　11.15　References

　12　Introduction to Gauge Theories

　　12.1　Introduction

　　12.2　Potentials in Quantum Mechanics-The Aharonov-Bohm Effect

　　12.3　Gauge Invariance for Non-Abelian Fields

　　12.4　The Higgs Mechanism；Spontaneous Symmetry Breaking

　　12.5　General References

　13　The Electroweak Theory of the Standard Model

　　13.1　Introduction

　　13.2　The Gauge Bosons and Weak Isospin

　　13.3　The Electroweak Interaction

　　13.4　Tests of the Standard Model

　　13.5　References

　14　Strong Interactions

　　14.1　Range and Strength of the Low-Energy Strong Interactions

　　14.2　The Pion-Nucleon Interaction-Survey

　　14.3　The Form of the Pion-Nucleon Interaction

　　14.4　The Yukawa Theory of Nuclear Forces

　　14.5　Low-Energy Nucleon-Nucleon Force

　　14.6　Meson Theory of the Nucleon-Nucleon Force

　　14.7　Strong Processes at High Energies

　　14.8　The Standard Model，Quantum Chromodynamics

　　14.9　QCD at Low Energies

　　14.10　Grand Unified Theories，Supersymmetry，String Theories

　　14.11　References

Ⅴ　Models

　15　Quark Models of Mesons and Baryons

　　15.1　Introduction

　　15.2　Quarks as Building Blocks of Hadrons

　　15.3　Hunting the Quark

　　15.4　Mesons as Bound Quark States

　　15.5　Baryons as Bound Quark States

　　15.6　The Hadron Masses

　　15.7　QCD and Quark Models of the Hadrons

　　15.8　Heavy Mesons： Charmonium，Upsilon

　　15.9　Outlook and Problems

　　15.10　References

　16　Liquid Drop Model，Fermi Gas Model，Heavy Ions

　　16.1　The Liquid Drop Model

　　16.2　The Fermi Gas Model

　　16.3　Heavy Ion Reactions

　　16.4　Relativistic Heavy Ion Collisions

　　16.5　References

　17　The Shell Model

　　17.1　The Magic Numbers

　　17.2　The Closed Shells

　　17.3　The Spin-Orbit Interaction

　　17.4　The Single-Particle Shell Model

　　17.5　Generalization of the Single-Particle Model

　　17.6　Isobaric Analog Resonances

　　17.7　Nuclei Far From the Valley of Stability

　　17.8　References

　18　Collective Model

　　18.1　Nuclear Deformations

　　18.2　Rotational Spectra of Spinless Nuclei

　　18.3　Rotational Families

　　18.4　One-Particle Motion in Deformed Nuclei （Nilsson Model）

　　18.5　Vibrational States in Spherical Nuclei

　　18.6　The Interacting Boson Model

　　18.7　Highly Excited States；Giant Resonances

　　18.8　Nuclear Models-Concluding Remarks

　　18.9　References

　19　Nuclear and Particle Astrophysics

　　19.1　The Beginning of the Universe

　　19.2　Primordial Nucleosynthesis

　　19.3　Stellar Energy and Nucleosynthesis

　　19.4　Stellar Collapse and Neutron Stars

　　19.5　Cosmic Rays

　　19.6　Neutrino Astronomy and Cosmology

　　19.7　Leptogenesis as Basis for Baryon Excess

　　19.8　References

Index