21世纪新物理学

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最近的科学进展使我们对周围世界的认识有重大的改变，这对我们的生活方式有巨大影响。物理学是其他学科的基础，它影响了我们的生活情况。
《21世纪新物理学》探讨了现代物理学的一些关键前沿问题，探索了我们的宇宙——从亚原子粒子到恒星构成的星系，从大脑研究到高速科研网络。
《21世纪新物理学》的19章内容都由国际知名专家写成，每章内容基本上完整自足，文体生动活泼，易于为读者接受。它将会吸引各学科的科学家和想对今天的物理世界了解更多的人。

Gordon Fraser，在伦敦的帝国学院学习物理学并得到基本粒子理论方向的博士学位。在短暂的研究经历之后，他转而从事科学写作。25年来他在日内瓦的欧洲粒子物理实验室（CERN）工作。他是几本科普书籍的作者、共同作者和编者，并且作为访问学者在几所大学教过科学传播。

译校人员名单
引言：21世纪的新物理学
第一部分 物质和宇宙
第1章 宇宙学
1.1 引言
1.2 热大爆炸宇宙学
1.2.1 宇宙的膨胀
1.2.2 宇宙的均匀与各向同性
1.2.3 宇宙微波背景辐射
1.2.4 轻元素丰度
1.3 宇宙学的现代进展
1.3.1 暗物质
1.3.2 暗能量
1.3.3 暴胀
1.4 再电离后的宇宙
1.4.1 宇宙再电离历史
1.4.2 星系的形成和演化
1.4.3 活动星系核
1.4.4 射线暴
1.5 宇宙学的未来

　　它们的能谱和组成提供了关于宇宙线源和其路径上的空间性质的有价值的天体物理信息。然而，尽管对宇宙线的深入细致的研究贯穿了整个20世纪，对它们的起源仍然不完全了解；对其能谱和化学组成也还不完全了解。大部分宇宙线的到达方向会被它们所经过的银河系的磁场和星系际磁场变成各向同性，不再指向它们的源。对于银河系内的源产生的宇宙线，只有那些能量高于eV的最高能的粒子，其到达方向才指向源的方向；而对于来自比较近的银河系外的源的宇宙线，则只有能量更高的粒子，其到达方向才能指向河外的源。极高能的宇宙线原子核和电子在电磁背景辐射中的平均自由程，远远小于到它们的设想的源，即类星体和活动星系核的距离。地面的大型广延大气簇射探测器阵列，通过探测大气簇射来探测宇宙线并测量它们的能量，其初步结果并没有对宇宙线是起源于银河系内还是河外给出明确的证据。这是由于其统计性极差和在极高能上能量难以校准所造成的。这些问题可能由新的巨型地面大气簇射探测器阵列如Auger计划，或空间望远镜如FUSE（它检测广延大气簇射产生的荧光和宇宙线粒子撞击地面产生的切连科夫辐射）来解决。
　　中微子是弱相互作用粒子，除非在非常高的能量下，其作用截面非常之小。这使它们有极强的穿透力。从光学厚度很厚的天体中辐射出的中微子辐射可以用来看天体的内部，而从天体表面发射的电磁辐射是无法让我们看到天体内部的。但是，中微子与物质的相互作用非常微弱，这使得它们的探测非常困难，特别是在由宇宙线在大气中的相互作用和地面的及探测器内部的放射性衰变造成的高背景噪声环境中。为了降低背景噪声，中微子望远镜通常放在很深的地下（超级神岗、SNO），高山下的隧道中（Baksan、Macro），水下（Baikal、Antares、Nestor）或冰下（Amanda）。在高能下，探测器周围的大量物质也用来将中微子转变为带电粒子，后者可以被望远镜用电磁波或声波探测到。至今，中微子望远镜已经成功地探测并测量了太阳中微子和来自邻近的处于大麦哲伦云中的超新星1987A的中微子。这些结果提供给我们极有价值的天体物理信息，宣告了中微子天文学的诞生（图3.3）。
　　爱因斯坦的引力理论广义相对论预言了引力波的存在。第一台探测来自天体物理源的引力波的引力天线建于20世纪60年代，但是灵敏度不够。设计和发展更加灵敏的干涉型引力波探测器开始于20世纪70年代中期和20世纪80年代早期，最终导至大型LIGO和VIRGO计划和别的一些较小型的计划（GEO-600和TAMA），以及未来的空间干涉天线LISA计划。与此同时，低温共振探测器的设计与建造也在几个实验室中进行，到90年代中期，发展了超低温天线NAU-TILUS、AURIGA、ALLEGRO和NIOBE。尽管有多年的努力，引力波仍然难以捉摸。
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