粒子宇宙學導論：宇宙學標準模型及其未解之謎

前言 第1章 引論 1.1 牛頓宇宙學的疑難 l.2 宇宙學的標準模型 1.2.1 Hubble定律 1.2.2 大爆炸核合成 1.2.3 宇宙微波背景輻射 1.3 新物理的證據 1.3.1 暴脹 1.3.2 重子合成 1.3.3 暗物質 1.3.4 宇宙學常數問題 1.4 宇宙的年齡和大小 1.5 超出廣義相對論的宇宙學模型 參考文獻 第2章 廣義相對論 2.1 標量矢量張量 2.2 測地方程 2.2.1 牛頓力學 2.2.2 相對論力學 2.3 平直時空的能量和動量 2.4 平直時空中的能動張量 2.5 彎曲時空 2.6 平直和彎曲時空中的場方程 2.7 Einstein方程 習題 參考文獻 第3章 粒子物理的標準模型 3.1 費米子 3.1.1 輕子 3.1.2 夸克 3.2 玻色子 3.2.1 規(guī)范玻色子 3.2.2 Higgs粒子 3.3 Feynman圖 3.4 超出粒子物理的小標準模型 3.4.1 超對稱模型 3.4.2 大統(tǒng)一理論 3.4.3 重中微子 3.4.4 Peccei-Quinn模型 3.5 粒子間的相互作用反應概率 習題 參考文獻 第4章 宇宙學模型 4.1 Friedmann-Robertson-Walker度規(guī) 4.4 Friedmann方程組 4.3 宇宙學模型 4.3.1 Einstein宇宙 4.3.2 物質主導的宇宙 4.3.3 輻射主導的宇宙 4.3.4 真空能主導的宇宙 4.4 FRW度規(guī)的基本性質 4.5 宇宙的年齡 4.6 ACDM模型 4.7 宇宙的命運 習題 參考文獻 第5章 宇宙學中的動力學和熱力學 5.1 早期宇宙的熱平衡 5.1.1 一般特征 5.1.2 動力學方程 5.1.3 等離子體加熱與熵守恒 5.2 種類凍結 5.2.1 退耦合與Gershtein-Zeldovich限制 5.2.2 非相對論粒子的凍結 5.3 中微子能譜與中微子種類的有效數值 習題 參考文獻 第6章 暴脹 6.1 暴脹的歷史 6.2 預暴脹宇宙學的問題 6.2.1 暴脹動力學及其主要特征 6.2.2 平直問題 6.2.3 視界問題 6.2.4 宇宙膨脹的起源 6.2.5 平滑宇宙與原初等離子體的產生 6.2.6 磁單極問題 6.3 暴脹機制 6.3.1 帶有指數勢的正則標量暴脹 6.3.2 其他暴脹機制 6.4 宇宙加熱 6.4.1 擾動產生 6.4.2 非擾動現象 6.4.3 參數共振 6.4.4 引力場中的粒子產生 6.5 引力波的產生 6.6 密度擾動的產生 參考文獻 第7章 重子合成 7.1 重子合成的觀測證據 7.2 重子合成模型的一般特征 7.2.1 Sakharov原理 7.2.2 宇宙學中的CP破缺 7.3 重子合成的模型 7.3.1 通過重粒子衰變的重子合成 7.3.2 電弱重子合成 7.3.3 通過輕子的重子合成 7.3.4 原初黑洞蒸發(fā) 7.3.5 自發(fā)重子合成 7.3.6 標量重子凝聚的重子合成 7.4 宇宙學的反物質 習題 參考文獻 第8章 大爆炸核合成 8.1 宇宙中的輕元素 8.2 弱相互作用的凍結 8.3 正負電子湮滅 8.4 氘瓶頸 8.5 原初核合成 8.6 重子豐度 8.7 對新物理的限制 習題 參考文獻 第9章 暗物質 9.1 暗物質的觀測證據 9.2 暗物質候選者 9.2.1 輕的超對稱粒子 9.2.2 軸子 9.2.3 超大質量粒子 9.2.4 原初黑洞 9.3 暗物質粒子的直接搜尋 9.4 暗物質粒子的間接搜尋 習題 參考文獻 第10章 宇宙微波背景 10.1 重組與退耦 10.2 描述擾動的公式 10.3 CMB的各向異性 10.3.1 原初各向異性 10.3.2 次級各向異性 10.3.3 極化各向異性 10.4 原初擾動 10.5 確定宇宙學參數 習題 參考文獻 第11章 暗能量 11.1 宇宙加速膨脹 11.1.1 天文數據 11.1.2 標量場導致加速膨脹 11.1.3 修改引力論 11.2 真空能的問題 參考文獻 第12章 密度擾動 12.1 牛頓引力理論下的密度擾動 12.2 廣義相對論下的密度擾動 12.2.1 度規(guī)和曲率 12.2.2 能動張量 12.2.3 規(guī)范選擇 12.2.4 漸近平直時空中的擾動演化 12.2.5 宇宙學擾動演化 12.2.6 廣義相對論下密度擾動的幾個結論 12.3 修改引力論中的密度擾動 12.3.1 一般方程 12.3.2 修改后的Jeans不穩(wěn)定性 12.3.3 時間依賴背景的效應 習題 參考文獻 附錄A 自然單位制 附錄B 規(guī)范理論 附錄C 場量子化