preface vii
1. introduction 1
　1.1 fundamental forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
　　1.1.1 the gravitational force . . . . . . . . . . . . . . 2
　　1.1.2 the weak nuclear force . . . . . . . . . . . . . . 2
　　1.1.3 the electromagnetic force . . . . . . . . . . . . . 3
　　1.1.4 the strong nuclear force . . . . . . . . . . . . . . 4
　1.2 relative strength of four fundamental forces . . . . . . 4
　1.3 range of the three basic forces . . . . . . . . . . . . . . 5
　1.4 classi_cation of matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
　1.5 strong color charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
　1.6 fundamental role of \charges" in the uni_cation of forces 10
　1.7 strong quark-quark force . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
　1.8 grand uni_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
　1.9 units and notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
　1.10 problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
　1.11 references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2. scattering and particle interaction 23
　2.1 introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
　2.2 kinematics of a scattering process . . . . . . . . . . . . . 26
　2.3 interaction picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
　2.4 scattering matrix (s-matrix) . . . . . . . . . . . . . . . . 32
　2.5 phase space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
　2.6 examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
　　2.6.1 two-body scattering . . . . . . . . . . . . . . . . 39
　　2.6.2 three-body decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
　2.7 electromagnetic interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
　2.8 weak interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
　2.9 hadronic cross-section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
　2.10 problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
　2.11 references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3. space-time symmetries 59
　3.1 introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
　　3.1.1 rotation and so(3) group . . . . . . . . . . . . . 60
　　3.1.2 translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
　　3.1.3 lorentz group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
　3.2 invariance principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
　　3.2.1 u continuous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
　　3.2.2 u is discrete (e.g. space reection) . . . . . . . . 66
　3.3 parity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
　3.4 intrinsic parity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
　　3.4.1 intrinsic parity of pion . . . . . . . . . . . . . . . 70
　3.5 parity constraints on s-matrix for hadronic reactions . . 71
　　3.5.1 scattering of spin 0 particles on spin 12 particles 71
　　3.5.2 decay of a spin 0+ particle into three spinlessparticles each having odd parity . . . . . . . . . 72
　3.6 time reversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
　　3.6.1 unitarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
　　3.6.2 reciprocity relation . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
　3.7 applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
　　3.7.1 detailed balance principle . . . . . . . . . . . . . 76
　3.8 unitarity constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
　　3.8.1 two-particle partial wave unitarity . . . . . . . . 79
　3.9 problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
　3.10 references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4. internal symmetries 91
　4.1 selection rules and globally conserved quantum numbers 91
　4.2 isospin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97