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本书是诺贝尔物理学奖得主小柴昌俊先生关于“用中微子探索未知宇宙”的科普作品。书中以连接极小粒子世界与极大宇宙的“幽灵粒子”——中微子为线索，通俗讲解了基本粒子的发现、恒星的结构与演化等内容，并从实验角度展现了当前物理学对深层自然之谜的追求与探索。此外，作者还讲述了自己从“差生”到“诺贝尔物理学奖”得主的成长历程，以及从零开始构思、建造“神冈探测器”的经验心得。本书是用新思维去认识宇宙的科普佳作，也是一本了解科学方法与诺贝尔奖大师思考方式的启发式读物。
第 1 章 与物理的相遇 001
1. 旧制中学的岁月 002
2. 旧制第一高等学校的岁月 003
3. 大学时代 005
4. 研究生时代 007
5. 与朝永振一郎先生的相识 009
6. 在美国获得学位 014
7. 探究宇宙线的元素构成 016
8. 重返芝加哥大学 017
9. 在东京大学担任教师的生活 021
10.“合作”与“主题” 023
11. 确定“进行正负电子对撞实验”的主题 024
12. 前往欧洲核子研究中心 028
13. 让年轻人也体会到实验的乐趣 028
14. 我今后的个人规划 030
第 2 章 基本粒子与奇妙之力 035
1. 构成物质的基础粒子 037
2. 比原子更基础的粒子 037
3. 如何观测基本粒子 041
4. 探知带电粒子的径迹 042
5. 获知带电粒子的通过时间 051
6. 基本粒子的分类与夸克 059
7. 部分子 064
8. 基本粒子的三大家族 065
9.τ 子的发现 066
10. 夸克的“色” 067
11. 对基本粒子种类的探索是否就此终结？ 069
12. 守恒定律的意义 071
13. 根本之法与权宜之策 074
14. 自然界中的各种作用力 077
15. 对力的统一的理解 080
16. Z0 的发现 081
17. 标准模型理论 082
18. 强力 083
19. 重新认识强力 084
第 3 章 恒星的一生与元素的诞生 087
1. 元素的诞生 088
2. 伽莫夫的伊伦学说 089
3. 质量比氦大的元素 090
4. 恒星的诞生 092
5. 主序星 094
6. 红巨星 097
7. 铁芯 098
8. 量子力学简并 100
9. 超新星 101
10. 中子星与黑洞 104
11. 质量比铁大的元素与超新星爆发 105
12. 中微子的“职责” 106
第 4 章 宇宙的开端 109
1. 瞭望宇宙 110
2. 宇宙诞生模型——大爆炸理论 112
3. 大爆炸零点之后 114
4. 为什么无法观测到反物质？ 116
5. 过去发生了什么？ 118
6. 暗物质的真相 120
7. 宇宙磁场 121
8. 验证大统一理论的可靠性 124
9. 引入“暴胀宇宙”的观点 127
10. 回溯宇宙大爆炸 129
11.“开放宇宙”与“封闭宇宙” 132
第 5 章 中微子天体物理学的诞生 135
1. 神冈实验 136
2. 来自太阳的中微子 143
3. 来自超新星的中微子 147
4. 对太阳中微子的观测 149
5. 太阳母亲 151
6. 戴维斯的测定与太阳中微子失踪之谜 153
7. 中微子数量低于预期值的原因——学说一 154
8. 中微子数量低于预期值的原因——学说二 156
9. 得到认可的“中微子天体物理学” 159
10. 大气中微子反常现象 161
第 6 章 更大的发展 165
1. 超级神冈探测器的登场 166
2. 中微子反常现象 171
3. 量子力学转换 175
第 7 章 今后的发展方向 181
1. 探寻具有超低能量的中微子 183
2. 地球的断层摄影 183
3. 南极的冰与地中海的海底 184
4. DOUGHNUTS 计划 184
5. 送给读者的礼物 186
术语解读 190
