★本书是该系列的第一卷，追溯了从早期希腊哲学流派到20世纪60年代末人类关于“无限小”的思想和实验的发展。大部分的焦点都集中在从20世纪初开始的几年，当时的发现彻底改变了解释物质的方式。起初，物理学家们使用基于自然放射性的方法进行实验；后来他们利用宇宙射线，从20世纪50年代开始，他们建造了加速器，以受控方式输送粒子。
★在第二卷中，我们将谈及加速器和探测器。20世纪60年代后，越来越多的多功能加速器被建造出来：能量更高，加速粒子的强度更大。人们利用更复杂的技术来控制粒子并实现碰撞；在汽车领域，我们将其称为迎面碰撞。另一方面，新的检测器在十年内取代了气泡室。新技术被称为电子技术，这就是为什么我们将谈论电子设备以及信息如何被收集并输送到计算机的原因。还有必要了解粒子在通过探测器时的表现，以及显示其通过情况的电信号是如何形成的。为了取代可以从通过气泡室的粒子中提取的信息，必须有效地组装各种探测器。
★在第三卷中，我们将看到，在启蒙思想的指导下，拼图的各个部分将形成对物质和维系它的力量的简单描述。获得和巩固知识需要两种成分：实验和理论。两者同样重要；如果没有技能和手段来获得有关自然界行为方式的信息，就没有办法将其综合为一种理论。相反，如果没有看到实验结果内部的技能，没有解释大自然向我们揭示的东西，就没有完整的征服。在这三卷书中，虽然倾向于实验部分，但还是试图同时介绍实验和理论。

　　人类的好奇心一直是知识发展的强大推动力。在历代发展的最重要和最持久的问题中，包括那些关于无限小和无限大的问题。

　　孩子经常会问：如果我一直切，比如说，一块饼干，把它切成两块，然后从两块中拿出一块再切，如此反复，最后我会发现什么（除了伤到手指）？在我把它一分为二十亿次之后呢？孩子还会问：星空之外是什么？这一切在哪里结束？宇宙的尽头在哪里？自古以来，这些简单的问题一直困扰着人类。

　　本书以简单的方式追溯了人类思想在回答无限小的问题时取得的成就，即：通过越来越深入地研究物质可以发现什么，或者说得更准确一点，“物质的结构是什么？”从古希腊人对原子的看法，我们得出了今天物理学家制定的亚原子粒子模型，所有这些都是对该学科的实验层面的极大关注。

弗拉维奥·P·马尔凯托
　　意大利国家核物理研究所都灵分部的成员，他在那里作为亚原子物理学的研究人员工作了几十年。他的研究主要在基础物理学领域，实验地点在日内瓦的欧洲核子研究中心和芝加哥的费米实验室。
　　在过去的二十年里，他开发了用于医学物理学的探测器，特别是用于放射治疗和强辐射治疗的探测器。
　　他是一名科学普及者和讲师，在都灵第三时代大学任教。

简介 7

第一章 从古希腊人到18世纪 12
1.1 希腊哲学家和物质 12
1.2 伽利略和实验方法 14
1.3 18世纪：原子理论 15
1.4 化学的开端 18
道尔顿的理论 23
1.5 18世纪至19世纪末这段时间的总结 34
总结 36

第二章 20世纪初的革命 37
2.1 简介 37
2.2 汤姆逊的原子模型 38
2.3 卢瑟福的实验 40
一个原子所占的空间有多大？41
2.4 卢瑟福实验的解释 46
对卢瑟福实验的一些考虑 51
2.5 原子中的电荷 57
2.6 1900年至1920年的总结 60
总结 65

第三章 狭义相对论和量子力学 66
3.1 简介 66
3.2 限制性相对论 67
3.3 量子力学 79
总结 87

第四章 中子的发现和对原子的观察 88
4.1 引言 88
4.2 中子的发现 90
4.3 构建原子的秘诀 98
总结100

第五章 玻尔的原子101
5.1 简介 101
5.2 玻尔认为的原子 102
总结 109

第六章 宇宙射线的首次发现 110
6.1 简介 110
6.2 第一个探测器：雾化室 112
6.3 正电子的发现 118
6.4 缪子的发现 121
6.5 质子的发现 123
总结 129

第七章 中微子存在的假说及其发现 130
7.1 简介 130
7.2 能量守恒定律 131
7.3 粒子能量的计算 133
一个计算的例子 136
7.4 动量守恒定律 140
7.5 关于中微子存在的假说 146
7.6 中微子的发现 152
总结 162

第八章 探测器和加速器实验：开端 163
8.1 简介 163
8.2 加速器：它是如何工作的？164
8.3 检测器 172
立体视图 184
8.4 用气泡室进行的实验是如何进行的？186
8.5 光束提取和照片 189
总结 193

第九章 到1960年代为止的粒子的发现 194
9.1 简介 194
9.2 动量和能量是如何测量的 195
9.3 发现长寿命粒子的方法 197
9.4 发现短寿命粒子的方法 205
总结 209

第十章 颗粒的某些特性的确定 210
10.1 简介 210
10.2 粒子的寿命是什么意思？
10.3 长寿命粒子平均寿命的测量 214
10.4 测量短寿命粒子的平均寿命 219
10.5 一些量子数的确定 223
10.6 物质和反物质 226
总结 230

第十一章 六十年代末：总体总结 231
11.1 颗粒的分类 231
11.2 粒子生产 233
11.3 粒子衰变 235
11.4 实验的组织 238
总结 243

第十二章 自然界中的力量 244
12.1 简介 244
12.2 力的类型 247
12.3 力量特征的总结 257
总结 262

即将出版的各卷介绍 263

附录A 书中使用的符号 266

附录B 计量单位 268
B.1 能源的单位 270
B.2 高斯和特斯拉 272
B.3 单位前缀 273

附录C 电磁辐射 276
C.1 波浪-肌体二重性 280
C.2 频率和波长 282
C.3 光子特性 285

附录D 幅度的分布 287

附录E 电势和磁偶极 290
E.1 电位 290
E.2 磁偶极 294

年表 298

词汇表 303