A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics by Jon Butterworth (PDF)

Description

A SUNDAY TIMES BOOK OF THE YEAR’A magnificent, compelling and insightful voyage to the frontier of knowledge from a great writer with a deep understanding.’ Brian CoxWhat is the universe really made of? How do we know? Follow the map of the invisible to find out…Over the last sixty years, scientists around the world have worked together to explore the fundamental constituents of matter, and the forces that govern their behaviour. The result, so far, is the ‘Standard Model’ of elementary particles: a theoretical map of the basic building blocks of the universe. With the discovery of the Higgs boson in 2012, the map as we know it was completed, but also extended into strange new territory.A Map of the Invisible is an explorer’s guide to the Standard Model and the extraordinary realms of particle physics. After shrinking us down to the size of a sub-atomic particle, pioneering physicist Jon Butterworth takes us on board his research vessel for a journey in search of atoms and quarks, electrons and neutrinos, and the forces that shape the universe. Step by step, discovery by discovery, we journey into the world of the unseen, from the atom to black holes and dark matter, and beyond, to the outer reaches of the cosmos and the frontiers of human knowledge.Beautifully illustrated, with gradually evolving maps offering an inventive visual glossary as the journey progresses, A Map of the Invisible provides an essential introduction to our world, and to particle physics. It is a landmark work of non-fiction by one of the great scientists and science writers of today.

User’s Reviews

Reviews from Amazon users which were colected at the time this book was published on the website:

⭐The map metaphor does give the non mathematician an overview, but there is no escaping the fact that the subject is complicated. If you come to this with a lot of curiosity and little mathematics it’s a good introduction. If you read it and enjoy it you will want (need) to read it again. I think if you are then scratching your head and asking ‘But why?’ ‘ But how?’, then you are in good company. The best minds in physics are asking those questions. I think it is good to be left a touch unsettled.Probably it’s not a good idea to ask philosophical questions like ‘What does it all really mean?’. I believe the standard answer to that question is ‘Shut up and calculate.’ If you really, really want to know, start by doing a maths degree. I suppose, stretching the map analogy still further, this would be like someone in year 1500 asking for a detailed description of America.

⭐Probably the most readable book on this subject that I have come across.The development of the map really helps place and remember the different particles.The book really is a page turner, each chapter is short but each one left me wanting to start the next chapter

⭐Enjoyable informative read.

⭐the ship sailing context does not help the understanding

⭐Jon(athan) Butterworth ist Professor für Theoretische Physik am University College London und direkt beteiligt am ATLAS Experiment des LHC am CERN. Im Gegensatz zu seinem ersten populären Werk ‘Smashing Physics’, in dem er als Insider über die Entdeckung des Higgs Teilchens berichtet, erläutert er in seinem neuen Buch nun die grundsätzlichen Züge der modernen Partikelphysik in allgemein verständlicher Form.Auch wenn die Metapher von Entdeckungsreisen – Expeditionen, die der Autor benutzt, um den Leser mit der seltsamen Welt der Elementarteilchen Schritt um Schritt bekannt zu machen, nicht gänzlich neu ist, hebt sich sein Buch von der nicht geringen Zahl der populären Einführungen in das Standard Model der Teilchenphysik doch deutlich ab; zwar rekapituliert auch er, in ungefährer geschichtlicher Folge, wichtige Erkenntnisse der Teilchenphysik – aber er widersteht der Versuchung eines langwierigen historischen Abrisses, von den griechischen Atomisten über Galilei, Newton, Faraday, Maxwell zur ersten Feldtheorie usw. – solche populärwissenschaftliche Einleitungen haben leider oft den Nachteil, dass der Autor dann erst in den letzten Kapiteln zu seinem eigentlichen Thema zurückfindet. Butterworth steigt hingegen direkt ein, nach wenigen einleitenden Worten, in denen der Autor u.a. Einsteins Spezielle Relativitätstheorie streift, erwähnt er die Quantenelektrodynamik als aktuelle Theorie, die die Kraft zwischen Elektronen beschreibt. Nach einem knappen Exkurs über Atome und ihren Bestandteilen, dem Aufbau der Atomkerne, ist der Leser bereits vertraut mit Leptonen der elektromagnetischen Wechselwirkung, Hadronen, der starken Kraft und deren eigentlichen Akteuren, den Quarks.Die eigentliche Stärke von Butterworths Darstellung, wird aber deutlich, wenn er zur Beschreibung der schwachen Kraft übergeht, die im Vergleich zu den anderen Naturkräften, wie ein Alien wirkt; ihre Wechselwirkungsteilchen, die W und Z Bosonen, tragen Massen, sie wirkt nur auf linkshändige Fermionen, dadurch verletzt sie Symmetrien (Parität und sogar CP), die vordem als fundamental galten.Der Autor scheut vor der Schilderung der mit unter recht komplizierten Zusammenhänge nicht zurück, sondern setzt seinen Exkursionen munter fort. Ausführlich widmet er sich der seltsame Natur der Neutrinos, Teilchen, die man zunächst als masselos annahm, die somit verdammt wären auf ewig mit Lichtgeschwindigkeit zu reisen, so dass sie ihre Helizität nicht ändern könnten. Masse behaftet, könnten sie sogar zu einer eigenen Klasse von Teilchen gehören (Majorana Teichen), die ihre eigenen Antiteilchen sind. Aufschluss darüber könnte der sehr seltene Neutrinolose Doppel-beta Zerfall liefern. Selbst wenn sie mit sehr kleinen ausgestattet wären, würde es den Neutrinos erlauben, sich zu mischen; dies könnte auch eine Erklärung für das Phänomen der scheinbar fehlenden Sonnenneutrinos liefern, und steht in Zusammenhang mit der Frage, warum Fermionen jeweils in gerade drei Generationen existieren.Bosonen sind Teichen, die die Wechselwirkungskräfte vermitteln. Nach modernen Vorstellungen sind sie die Quanten von sogenannten Eichfeldern, die einen Rahmen für elektromagnetische, starke und schwache Wechselwirkung liefern. Allerdings ist eine Folge dieses Ansatzes, dass diese Wechselwirkungs- Teilchen alle masselos wie das Photon sind. Das kann nun aber für die W und Z Bosonen nicht stimmen, sonst hätte die schwache Kraft nicht die Eigenschaften, die mit großer Genauigkeit in Experimenten an Teilchenbeschleunigern nachgewiesen wurden. Also muss die Symmetrie dieser Eichfelder, durch die Wechselwirkung mit einem weiteren allgegenwärtigen Feld – dem Higgs Feld, tatsächlich gebrochen sein. Gerade diese Mechanismus ist es, der W und Z ihre Masse verleiht.Die letzte Reise, auf die der Autor seine Forscher schickt, findet in einem Pub in Gedanken statt, und ist verschiedenen Theorien gewidmet, die über das Standardmodel hinaus gehen. Dazu zähen Supersymmetrie, die Idee von Extradimensionen oder Sphaleronen. Allen diesen Theorie gemeinsam ist, dass sie zwar bestimmte Aspekte eleganter, einheitlicher beschreiben, aber allen fehlt zur Zeit noch die Datengrundlage, da sie meist mit Energien verbunden sind, die noch jenseits der Möglichkeiten heutiger Beschleuniger liegen.Die mitunter knappen Darstellungen Butterworths über Erkenntnisse von der vorderste Front seines Fachgebiets, sind sicher nicht als erste Einführung in das Thema geeignet. Aber der interessierte Leser wird seine Erläuterung, die zumindest eine Idee von den Fragestellungen vermitteln, die die Physiker mit ihren oft gigantischen Experimenten am LHC oder mit den riesigen Neutrino Detektoren, zu klären versuchen, schätzen – und es lohnenswert finden, machen Abschnitt durchaus mehrfach zu lesen.Also ein überaus lesenswertes, gelungenes, wenn auch nicht ganz einfaches Buch, das leider etwas mager ausgestattet, ein Index oder Glossar hätten sicher gute Dienste leisten können, statt dessen verfügt es nur über einen einseitigen Liste mit Empfehlungen zur weiteren Lektüre (Further Reading).

⭐

Keywords

Free Download A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics in PDF format
A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics PDF Free Download
Download A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics 2017 PDF Free
A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics 2017 PDF Free Download
Download A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics PDF
Free Download Ebook A Map of the Invisible: Journeys into Particle Physics