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1、一、“基本粒子”不基本最开始人们认为光子、电子、中子、质子是组成物质的不可再分的最基本粒子后来科学家们发现了许多不同新粒子而且质子中子本身也有复杂结构 所以，基本粒子不基本。第1页/共32页二、发现新的粒子1932年，发现正电子1937年，发现子1947年，发现了K介子和介子后来，还发现一些质量比质子大的粒子，叫做超子第2页/共32页反粒子：质量、寿命、自旋等物理性质与过去已发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫反粒子。例如，电子的反粒子是正电子，其电荷量与电子相同，但带正电荷;反质子电荷量与质子相同，但带负电荷。第4页/共32页按粒子与各种相互作用的不同关系，可分为：强子、轻子、媒
2、介子第5页/共32页强子强子参与强相互参与强相互作用的粒子作用的粒子介子、重子（质介子、重子（质子、中子，超子）子、中子，超子）轻子轻子不参与强相不参与强相互作用的粒互作用的粒子子电子，电子中微电子，电子中微子，子，子、子、子中子中微子、微子、子、子、子子中微子中微子媒介子媒介子传递相互作传递相互作用的粒子用的粒子光子，中间波色光子，中间波色子，胶子子，胶子第6页/共32页分类分类粒子名称粒子名称自旋自旋介子介子、K介子等介子等整数整数玻色子玻色子重子重子核子核子质子、中子及其反粒子质子、中子及其反粒子1/2(超子超子 3/2)费密子费密子超子超子超子及反粒子超子及反粒子强子分类 K 介子和各
3、种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 协同产生协同产生:一个超子总是和一个或几个一个超子总是和一个或几个K K介子同时产生。介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快奇异粒子协同产生的过程极快(约为约为1010-23-23s),s),表明是在强表明是在强 相互作用下进行的；而衰变过程很慢相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为寿命约为1010-8-8 1010-10-10s)s)，表明是在弱相互作用下进行的。表明是在弱相互作用下进行的。第7页/共32页分类分类正反正反粒子粒子自旋自旋电荷量电荷量e重子数重子数B轻子数轻子数寿命寿命10-6s轻轻
4、子子电子电子子子子子1/2-1 +1-1 +1-1 +10000-1 +1稳定稳定2.22.3中中微微子子稳定稳定轻子（共共1212种种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明说明第8页/共32页中微子是一种基本粒子，不带电，质量极小，几乎不与其他物质作用，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（贝塔衰变）、超新星爆发等等 玻色子第9页/共32页夸克是强子的基本组分所有的中子都是由三个
5、夸克组成的，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。三、夸克模型第10页/共32页例如 质子 奇异粒子 +介子夸克夸克质量质量电电荷荷e自自旋旋重重子子数数同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇异异数数超荷超荷粲粲数数底底数数顶顶数数d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克顶夸克1742/30+1/300+1夸克有6种第11页/共32
6、页1.质子 (uud)电荷重子数奇异数奇异数自旋自旋同位旋同位旋夸克夸克质量质量电电荷荷e自自旋旋重重子子数数同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇异异数数超荷超荷粲粲数数底底数数顶顶数数d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克顶夸克1742/30+1/300+1第12页/共32页2.奇异粒子 （uus）电荷重子数奇异数奇异数自旋自旋夸克夸克质量质量电电荷荷e自自
7、旋旋重重子子数数同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇异异数数超荷超荷粲粲数数底底数数顶顶数数d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克顶夸克1742/30+1/300+1第13页/共32页夸克夸克质量质量电电荷荷e自自旋旋重重子子数数同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇异异数数超荷超荷粲粲数数底底数数顶顶数数d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/
8、20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克顶夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/203.+介子重子数电荷奇异数奇异数自旋自旋同位旋分量同位旋分量第14页/共32页宇宙从何而来？大爆炸理论(The Big Bang Theory)宇宙从一个“奇点”爆炸产生大大爆爆炸炸是是在在无无限限的的宇宇宙宙各各处处同同时时产产生生时时间间的的零零点点四、宇宙的演化四、宇宙的演化第15页/共32页第16页/共32
9、页“宇宙演化过程和恒星演化过程”：宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子等10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等（强子时代）温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在（轻子时代）温度109K时进入核合成时代温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子冷却，出现了宇宙尘埃密集尘埃星云团开始发光一颗恒星诞生。恒星收缩升温热核反应成氦氢大部分聚变为He收缩氦聚合成碳（类似）直到产生铁元素。恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳1.4倍白矮星恒星质量是太阳1.42倍中子性恒星质量更大时(无法抵抗)黑洞第18页/共32页粒粒子
10、子物物理理和和宇宇宙宙学学殊殊途途同同归归五、恒星的演化五、恒星的演化第19页/共32页第20页/共32页星云团第21页/共32页第22页/共32页第23页/共32页白矮星第24页/共32页n n超新星超新星SN1987SN1987第25页/共32页 黑洞第26页/共32页1 中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个电荷量为的-1e/3 下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是:A B C D课堂练习第27页/共32页练习2、目前普遍认为，质子和中子都由被称为夸克和d夸克的两类夸克组成，夸克带电量为2e/
11、3，d夸克带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（）A质子由1个夸克和1个d夸克组成，中子由1个夸克和2个d夸克组成B质子由2个夸克和1个d夸克组成，中子由1个夸克和2个d夸克组成C质子由1个夸克和2个d夸克组成，中子由2个夸克和1个d夸克组成D质子由2个夸克和1个d夸克组成，中子由1个夸克和1个d夸克组成答案：B第28页/共32页练习3、介子衰变方程为：-+o其中介子和-介子带负的基元电荷，o介子不带电，如图所示，一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧Ap，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧pB,两轨迹在p点相切，它们半径Rk-与R-之比为2：1（o介子的轨迹未画出）由此可知-的动量大小与o的动量大小之比为（）A1：1 B1：2 C1：3 D1：6答案：C第29页/共32页解析：根据各种粒子带电情况，解析：根据各种粒子带电情况，的带应为的带应为u和和d（“+”或或“-”）所以选）所以选“AD”第30页/共32页你学到了什么？第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页