粒子宇宙学导论

《粒子宇宙学导论：宇宙学标准模型及其未解之谜》介绍宇宙学的基础问题，包括大爆炸模型的研究(宇宙膨胀模型、大爆炸核合成过程、宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构)和新物理模型的研究（暴涨模型、重子产生机制、暗物质、暗能量）。本书站在宇宙学发展前沿，介绍WMAP和Planck卫星观测数据以及从观测中得到的宇宙学常数的准确结果，研究LHC中希格斯粒子发现和目前并未发现超对称粒子，讨论BICEP2中声称观测到引力波存在的证据。本书主要面向相关领域高年级本科生和研究生群体，同时兼顾对广义相对论和量子场论感兴趣但并不熟悉的普通读者。

卡西莫·斑比，男，意大利籍，1980年生。现任教于中国复旦大学物理系，是“谢希德特聘青年教授”，曾于2012年入选“海外高层次人才引进计划”（“青年千人计划”），并主持过多项国家自然科学基金项目。他的研究领域涉及引力、高能天体物理和宇宙学等。他已在国际期刊上发表论文超过100篇，总被引用约2500次，h因子为31。
艾·迪·多戈夫，男，俄罗斯籍，1941年生。现任俄罗斯新西伯利亚州立大学教授和粒子物理与天体物理中心主任，也是理论与实验物理研究所（莫斯科）的主科学顾问，他发表有关宇宙学和粒子物理的论文已超过250篇，总被引用超过8000次，h因子为43。
蔡一夫，男，中国籍，1986年生。2010年7月于中国科学院高能物理研究所获得理学博士学位，之后分别在美国亚利桑那州立大学和加拿大麦吉尔大学开展博士后研究。2015年通过“青年干人计划”引进回国，现任中国科学技术大学物理学院天文系教授，研究领域是粒子宇宙学，已在国际期刊上发表论文80余篇，总被引用约3000余次，h因子为36。
林春山，男，中国籍，1984年生。2011年7月于中国科学技术大学近代物理系获得理学博士学位，之后于东京大学开展博士后研究。现任日本京都大学基础物理学研究所研究助理教授。研究领域是粒子宇宙学，已在国际期刊上发表论文近30篇，总被引用约1100次，h因子为14。
皮石，男，中国籍，1983年生。2013年1月于北京大学物理学院获得理学博士学位，之后曾在韩国亚太理论物理中心进行博士后研究，现为中国科学院理论物理研究所博士后。研究领域是宇宙学，已在国际期刊上发表论文10余篇，总被引用约200余次。业余爱好为古典文学和藏书。

前言
第1章引论
1.1牛顿宇宙学的疑难
l.2宇宙学的标准模型
1.2.1Hubble定律
1.2.2大第1核合成
1.2.3宇宙微波背景辐射
1.3新物理的证据
1.3.1暴胀
1.3.2重子合成
1.3.3暗物质
1.3.4宇宙学常数问题
1.4宇宙的年龄和大小
1.5超出广义相对论的宇宙学模型
参考文献
第2章广义相对论
2.1标量矢量张量
2.2测地方程
2.2.1牛顿力学
2.2.2相对论力学
2.3平直时空的能量和动量
2.4平直时空中的能动张量
2.5弯曲时空
2.6平直和弯曲时空中的场方程
2.7Einstein方程
习题
参考文献
第3章粒子物理的标准模型
3.1费米子
3.1.1轻子
3.1.2夸克
3.2玻色子
3.2.1规范玻色子
3.2.2Higgs粒子
3.3Feynman图
3.4超出粒子物理的*小标准模型
3.4.1超对称模型
3.4.2大统一理论
3.4.3重中微子
3.4.4Peccei-Quinn模型
3.5粒子间的相互作用反应概率
习题
参考文献
第4章宇宙学模型
4.1Friedmann-Robertson-Walker度规
4.4Friedmann方程组
4.3宇宙学模型
4.3.1Einstein宇宙
4.3.2物质第1的宇宙
4.3.3辐射第1的宇宙
4.3.4真空能第1的宇宙
4.4FRW度规的基本性质
4.5宇宙的年龄
4.6ACDM模型
4.7宇宙的命运
习题
参考文献
第5章宇宙学中的动力学和热力学
5.1早期宇宙的热平衡
5.1.1一般特征
5.1.2动力学方程
5.1.3等离子体加热与熵守恒
5.2种类冻结
5.2.1退耦合与Gershtein-Zeldovich
5.2.2非相对论粒子的冻结
5.3中微子能谱与中微子种类的有效数值
习题
参考文献
第6章暴胀
6.1暴胀的历史
6.2预暴胀宇宙学的问题
6.2.1暴胀动力学及其主要特征
6.2.2平直问题
6.2.3视界问题
6.2.4宇宙膨胀的起源
6.2.5平滑宇宙与原初等离子体的产生
6.2.6磁单极问题
6.3暴胀机制
6.3.1带有指数势的正则标量暴胀
6.3.2其他暴胀机制
6.4宇宙加热
6.4.1扰动产生
6.4.2非扰动现象
6.4.3参数共振
6.4.4引力场中的粒子产生
6.5引力波的产生
6.6密度扰动的产生
参考文献
第7章重子合成
7.1重子合成的观测证据
7.2重子合成模型的一般特征
7.2.1Sakharov原理
7.2.2宇宙学中的CP破缺
7.3重子合成的模型
7.3.1通过重粒子衰变的重子合成
7.3.2电弱重子合成
7.3.3通过轻子的重子合成
7.3.4原初黑洞蒸发
7.3.5自发重子合成
7.3.6标量重子凝聚的重子合成
7.4宇宙学的反物质
习题
参考文献
第8章大第1核合成
8.1宇宙中的轻元素
8.2弱相互作用的冻结
8.3正负电子湮灭
8.4氘瓶颈
8.5原初核合成
8.6重子丰度
8.7对新物理的
习题
参考文献
第9章暗物质
9.1暗物质的观测证据
9.2暗物质候选者
9.2.1*轻的超对称粒子
9.2.2轴子
9.2.3超大质量粒子
9.2.4原初黑洞
9.3暗物质粒子的直接搜寻
9.4暗物质粒子的间接搜寻
习题
参考文献
第10章宇宙微波背景
10.1重组与退耦
10.2描述扰动的公式
10.3CMB的各向异性
10.3.1原初各向异性
10.3.2次级各向异性
10.3.3极化各向异性
10.4原初扰动
10.5确定宇宙学参数
习题
参考文献
第11章暗能量
11.1宇宙加速膨胀
11.1.1天文数据
11.1.2标量场导致加速膨胀
11.1.3修改引力论
11.2真空能的问题
参考文献
第12章密度扰动
12.1牛顿引力理论下的密度扰动
12.2广义相对论下的密度扰动
12.2.1度规和曲率
12.2.2能动张量
12.2.3规范选择
12.2.4渐近平直时空中的扰动演化
12.2.5宇宙学扰动演化
12.2.6广义相对论下密度扰动的几个结论
12.3修改引力论中的密度扰动
12.3.1一般方程
12.3.2修改后的Jeans不稳定性
12.3.3时间依赖背景的效应
习题
参考文献
附录A自然单位制
附录B规范理论
附录C场量子化