英語圏で標準的に使われている素粒子物理学テキストの翻訳版。 初学者が素粒子物理学の全体像をとらえるのに最適な一冊である。章はじめに学習の目的を掲げ、読者が自分のレベルにあわせて読み進められる構成となっている。本書では、理論の理解に重きをおき、実験手法や装置についてはほとんど触れない。さまざまな素粒子の紹介、理論の土台となった歴史にはじまり、粒子の運動学から標準模型について、そしてこれからの方向性までを述べる。また、本分野を学ぶうえで重要なファインマン図も丁寧に解説。例題や問題も多数掲載し、計算力を養うことができる。 序 1 素粒子物理学の歴史 1.1 古典時代 1.2 光子 1.3 中間子 1.4 反粒子 1.5 ニュートリノ 1.6 ストレンジ粒子 1.7 八道説 1.8 クォーク模型 1.9 11月革命とその余波 1.10 仲介役ベクトルボソン 1.11 標準模型 2 素粒子の運動学 2.1 四つの力 2.2 量子電気力学（QED） 2.3 量子色力学（QCD） 2.4 弱い相互作用 2.5 崩壊と保存則 2.6 統一の方法 3 相対論的運動学 3.1 ローレンツ変換 3.2 4元ベクトル 3.3 エネルギーと運動量 3.4 衝突 3.5 応用例 4 対称性 4.1 対称性，群，保存則 4.2 角運動量 4.3 フレーバー対称性 4.4 離散対称性 5 束縛状態 5.1 シュレーディンガー方程式 5.2 水素 5.3 ポジトロニウム 5.4 クォーコニウム 5.5 軽いクォークでできた中間子 5.6 バリオン 6 ファインマン則 6.1 崩壊と散乱 6.2 黄金律 6.3 トイモデルに対するファインマン則 7 量子電気力学 7.1 ディラック方程式 7.2 ディラック方程式の解 7.3 双1次共変形 7.4 光子 7.5 QED に対するファインマン則 7.6 例 7.7 カシミール・トリック 7.8 断面積と寿命 7.9 くりこみ 8 クォークの電気力学と色力学 8.1 e+e- 衝突におけるハドロン生成 8.2 弾性電子ー陽子散乱 8.3 色力学のファインマン則 8.4 カラー因子 8.5 QCD における対消滅 8.6 漸近的自由 9 弱い相互作用 9.1 荷電レプトン弱相互作用 9.2 ミュー粒子崩壊 9.3 中性子の崩壊 9.4 パイ中間子の崩壊 9.5 クォークの荷電弱相互作用 9.6 中性弱相互作用 9.7 電弱統一 10 ゲージ理論 10.1 古典力学によるラグランジアンの定式化 10.2 相対論的場の理論におけるラグランジアン 10.3 局所ゲージ不変 10.4 ヤンーミルズ理論 10.5 色力学 10.6 ファインマン則 10.7 質量項 10.8 自発的対称性の破れ 10.9 ヒッグス機構 11 ニュートリノ振動 11.1 太陽ニュートリノ問題 11.2 振動 11.3 ニュートリノ振動の確認 11.4 ニュートリノ質量 11.5 混合角 12 その後：次は何だろうか？ 12.1 ヒッグスボソン 12.2 大統一 12.3 物質・反物質非対称 12.4 超対称性，弦理論，余剰次元 12.5 暗黒物質と暗黒エネルギー 12.6 結論 付録 A ディラックのデルタ関数 B 崩壊率と断面積 C パウリ行列とディラック行列 D ファインマン則（ツリーレベル）