原子核和粒子物理

1、關(guān)于原子核與粒子物理第一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.1 原子核的基本性質(zhì)1. 核質(zhì)量原子核的質(zhì)量 =原子的質(zhì)量 -核外電子的質(zhì)量通常采用質(zhì)量單位 忽略電子的結(jié)合能2. 核電荷Z稱核電荷數(shù)。第二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 核的大小核的密度實(shí)驗(yàn)表明核體積與核子數(shù)成正比第三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.核的組成-質(zhì)子和中子質(zhì)子1932年，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子 1919年, Rutherford用 粒子轟擊14N，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。 人類首次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變（點(diǎn)金術(shù)）。原子核的符號(hào)表示：AZXN ， A=N+Z 為核子數(shù)（i） Z相同N不同的核素稱為同

2、位素（ii） N相同Z不同的核素稱為中子異核素（iii） A相同Z不同的核素稱為同量異位素中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子,可理解為核子的兩個(gè)不同狀態(tài)。中子第四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.原子核的自旋和磁矩 核自旋 核自旋是所有核子的自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量的矢量和 ,在空間某一方向的投影： 量子數(shù)可以是整數(shù)或半整數(shù)核自旋磁量子數(shù)1A為奇數(shù)的核(奇A核) 2Z、N都為偶數(shù)的核(偶-偶核)3Z、N都為奇數(shù)的核(奇-奇核)原子核也有磁矩, 核磁矩比電子的磁矩小得多，因此產(chǎn)生的超精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線也比精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線間距小得多。測(cè)量原子核磁矩的重要方法之一是核磁共振6. 原子核的磁矩電子自旋磁矩：第五張，

3、PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.2 原子核力和結(jié)合能 在認(rèn)識(shí)原子核之前人們只知道自然界有兩種相互作用力：引力和電磁力。是什么力使核子竟然不顧庫(kù)侖斥力緊密結(jié)合？ 1. 核力的基本性質(zhì)(ii)短程性(i)強(qiáng)相互作用核力的強(qiáng)度比庫(kù)侖力大一百倍第六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(iii) 電荷無(wú)關(guān)性和飽和性 實(shí)驗(yàn)表明每個(gè)核子只與它相鄰 的幾個(gè)核子有相互作用。2. 原子核的結(jié)合能 核由中子和質(zhì)子組成，但核質(zhì)量不等于核內(nèi)中子和質(zhì)子質(zhì)量之和。 例如，氘核 由一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子組成第七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 說明中子和質(zhì)子組成氘核時(shí)會(huì)釋放2.225MeV的能量。逆過程

4、也成立，用同樣的能量輻照氘核，將一分為二飛出中子和質(zhì)子。事實(shí)上，自然界中物體總質(zhì)量比組成它的個(gè)別質(zhì)量之和小是普遍現(xiàn)象。例如，一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子組成氫原子時(shí)會(huì)釋放13.6eV。原子結(jié)合能eV，原子核結(jié)合能MeV 核的質(zhì)量虧損原子核的結(jié)合能核的結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量 平均結(jié)合能第八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月e-e-e-e-AB 現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：電磁相互作用是帶電粒子間交換“虛光子”而產(chǎn)生的交換力。3. 核力的介子理論(1)A30的輕核，平均結(jié)合能表現(xiàn)出周期性的變化，凡A等于4的倍數(shù)的核，平均結(jié)合能有最大值。(2)中等核(A=30-120)的平均結(jié)合能較大，輕核和重核的平

5、均結(jié)合能較小獲得核能的途徑有兩個(gè)：重核裂變和輕核聚變 特點(diǎn)：1947年發(fā)現(xiàn)介子第九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 液滴模型實(shí)驗(yàn)依據(jù)：7.3原子核結(jié)構(gòu)模型（1）核力具有飽和性，核子只與它周圍幾個(gè)核子作用，如同液體中的分子。（2）核密度不隨核子數(shù)變化，核具有不可壓縮性，如同液體密度是常數(shù)一樣。2. 殼層模型 在自然界中， Z或N (=2,8,20,28,50,82,126-幻數(shù))的核特別穩(wěn)定，含量明顯比其附近核素的含量多，Z或N顯示周期變化。 1949年，Mayer和Jensen在勢(shì)阱中加入了自旋-軌道耦合項(xiàng)，從而成功地解釋了幻數(shù)的存在，1965年獲諾貝爾獎(jiǎng)。 3. 集體模型 19

6、52年Bohr和Mottelson提出描述核集體振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的“幾何模型”，1975年獲諾貝爾獎(jiǎng)。第十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.4 原子核放射衰變1. 放射性衰變規(guī)律 1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾礦物能自發(fā)地發(fā)射穿透力很強(qiáng)并能使照相底版感光的不可見射線。 1898年，居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了釙和鐳 放射性衰變：核素自發(fā)地放射出某種射線而變成另一種核素的過程放射性物質(zhì)放出的射線主要有三種： 1射線：氦核2射線：正負(fù)電子3射線：光子第十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 放射性衰變遵守：電荷守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、質(zhì)量和能量守恒、動(dòng)量守恒等。 (1). 指數(shù)衰變規(guī)律 代表一

7、個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率，稱為衰變常數(shù) 第十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2). 半衰期核衰變到原來數(shù)目一半時(shí)所需時(shí)間稱半衰期(3)平均壽命 一個(gè)原子核在衰變前存在的時(shí)間叫壽命，所有原子核壽命的平均值稱為平均壽命。第十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例1：某核的衰變常數(shù)為，試求它的半衰期和平均壽命。放射性活度放射性活度的單位為Bq(貝克)，1Bq=1次衰變/秒1居里(Ci)= 次衰變/秒= Bq例2: 估算地球年齡第十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 衰變衰變能衰變條件 例：判斷 是否發(fā)生衰變。第十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

8、月3. 衰變衰變連續(xù)能譜引發(fā)的困難 1930年，泡利（Pauli）指出：“只有假定在 衰變過程中，伴隨每一個(gè)電子有一個(gè)輕的中性粒子（中微子）一起被發(fā)射出來，才能解釋連續(xù) 譜。”中微子假說 1956年，從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了中微子。 當(dāng)衰變物只有兩個(gè)時(shí)，能量可由動(dòng)量守恒完全確定，而衰變物有三個(gè)時(shí)，能量可以任意分配。 是守恒定律的問題還是存在第三者？第十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月衰變的三種類型及衰變條件i 衰變： 衰變能衰變條件ii衰變： iii電子俘獲（K俘獲，L俘獲）原子核俘獲一個(gè)核外軌道上的電子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)核的過程 衰變的本質(zhì)：衰變時(shí)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子或反之，而軌道俘獲其本質(zhì)就是俘

9、獲軌道電子而轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶印５谑邚?，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4. 衰變 原子核通過發(fā)射光子從激發(fā)態(tài)躍遷到較低能態(tài)的過程 第十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7. 原子核反應(yīng)原子核反應(yīng)：用具有一定能量的粒子轟擊一個(gè)原子核，使其放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾略雍说倪^程。(1) 歷史上第一個(gè)人工核反應(yīng) () 第一個(gè)在加速器上實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng) 核反應(yīng)中的守恒定律:電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動(dòng)量、能量守恒.此外,還有角動(dòng)量、宇稱、統(tǒng)計(jì)性、同位旋等量守恒。 第十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)鈾核:相當(dāng)2.5噸煤完全燃燒放出的能量 核裂變：1939年，哈恩和史特拉斯曼發(fā)現(xiàn)：利用中子轟擊

10、U時(shí)，產(chǎn)物中存在Ba。隨后，梅特納和弗里什指出：U在中子的轟擊下，裂變?yōu)閮蓚€(gè)中等質(zhì)量核素。1947年，錢三強(qiáng)和何澤惠發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂現(xiàn)象，其發(fā)生幾率約為二分裂的千分之三。一克鈾:第二十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 U分離技術(shù)是制造原子彈的關(guān)鍵技術(shù)，一個(gè)U原子可以提供2.5中子，可以維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)！臨界質(zhì)量：體積太小中子容易逃逸，無(wú)法維持反應(yīng)。裂變反應(yīng)堆第二十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、裂變機(jī)制液滴模型 核內(nèi)的質(zhì)子、中子在不停地運(yùn)動(dòng)。核子之間有核力，質(zhì)子之間有庫(kù)侖斥力。當(dāng)啞鈴形的兩端之間的庫(kù)侖斥力大于中間收縮部分核子間總的核力時(shí)，形變不能恢復(fù)，原子核分裂成兩塊

11、，放出中子，同時(shí)釋放能量。第二十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月庫(kù)侖勢(shì)壘：144KeV5.6 108K聚變溫度：約108K（1億度），等離子體狀態(tài)原子核聚變第二十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.聚變能約為裂變能的四倍2.聚變的原料是氘. 裂變的原料是鈾氫彈方案：高效炸藥+裂變?cè)?氘化鋰氫彈是不可控的熱核反應(yīng)裂變彈的能量分配：爆震與沖擊波： 50% 熱輻射： 35%剩余輻射： 10% 早期輻射： 5%純聚變不產(chǎn)生剩余輻射。第二十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月引力約束聚變關(guān)于太陽(yáng)： 引力約束等離子體。每天燃燒的氫，相當(dāng)于每秒爆炸900億顆百萬(wàn)噸級(jí)的氫彈。

12、碳循環(huán)周期 6x106年，質(zhì)子循環(huán)周期 3x109年。太陽(yáng)外層溫度6000K, 中心溫度15,000,000K。太陽(yáng)內(nèi)部主要有兩種熱核反應(yīng)： 第二十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1氫鏈反應(yīng)： 2碳?xì)溲h(huán)第二十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 激光約束聚變受控核聚變 在直徑為0.4mm的小球內(nèi)充以30-100大氣壓的氘氚混合氣體，用強(qiáng)激光（1012-1014W)均勻照射，使氘氚混合氣體的密度達(dá)到液體密度的一千到一萬(wàn)倍，溫度達(dá)到108K而引發(fā)聚變。第二十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 磁約束聚變 超過萬(wàn)度以上的氣體是不能用任何材料所構(gòu)成的容器約束。具有閉合磁

13、力線的磁場(chǎng)是一種可能的選擇。設(shè)計(jì) “磁籠” 成為難點(diǎn) 。70年代，蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)明的“托克馬克”方案逐漸顯示出優(yōu)點(diǎn)，成為聚變能研究的主流途徑。 托克馬克裝置又稱環(huán)流器， 磁籠由環(huán)形封閉磁場(chǎng)組成。 第二十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月核武器原子彈： 用235U或239Pu等重原子核的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)原理制成的核武器。利用炸藥實(shí)現(xiàn)臨界狀態(tài)。.第二十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 氫彈：用氘、氚等輕原子核的熱核聚變反應(yīng)原理制成核武器。氫彈沒有填料的限制 核試驗(yàn)：大氣核試驗(yàn)、地下核試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬核試驗(yàn)第三十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月反應(yīng)堆第三十一張，PPT共五十

14、七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月核能利用 蘇美50年代，英法60年代。中國(guó)晚四十年起步，1991年12月浙江秦山核電站發(fā)電。 據(jù)1995年資料顯示，我國(guó)核能利用占總能比（1.3%）遠(yuǎn)低于法國(guó)（75%），日本（36%），韓國(guó)（30%），臺(tái)灣（31%），甚至低于印度。2005年，我國(guó)核電不到（2%）。據(jù)估計(jì)，2050年我國(guó)能源需求將達(dá)到相當(dāng)50億噸煤標(biāo)準(zhǔn)，而目前我國(guó)年耗15億噸煤，水資源不到2億噸煤，缺口極大。第三十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在所有的核聚變反應(yīng)中，氘和氚的核聚變反應(yīng)相對(duì)比較易于實(shí)現(xiàn)。 氘在海水中儲(chǔ)量極為豐富，一公升海水

15、里提取出的氘，在完全的聚變反應(yīng)中可釋放相當(dāng)于燃燒300公升汽油的能量，有人估計(jì)若把海水中的氘都提出來，可用幾百億年。 聚變能具有資源無(wú)限，不污染環(huán)境，不產(chǎn)生高放射性核廢料等優(yōu)點(diǎn)，是人類未來能源。人類已經(jīng)能控制和利用核裂變能，但由于很難將兩個(gè)帶正電的核靠近產(chǎn)生聚變反應(yīng)，控制和利用核聚變能則需要?dú)v經(jīng)更長(zhǎng)的、非常艱苦的研發(fā)歷程。第三十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITERInternational Thermonuclear Experimental Reactor ）計(jì)劃 ITER總投資50億美元（1998年值），歐盟貢獻(xiàn)46%，美、日、俄、中、韓、印各貢獻(xiàn)約9

16、%，計(jì)劃35年，是目前世界上僅次于國(guó)際空間站的又一個(gè)國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃 。1985年，前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人戈?duì)柊蛦谭蚝兔绹?guó)總統(tǒng)里根在日內(nèi)瓦 峰會(huì)上倡議由美、蘇、歐、日共同啟動(dòng)ITER計(jì)劃 。 1998年，美國(guó)出于政治原因宣布退出ITER計(jì)劃，歐、日、俄 三方則繼續(xù)堅(jiān)持合作 2001年完成ITER工程設(shè)計(jì)。2002年，歐、日、俄表示歡迎中國(guó)與美國(guó)參加ITER計(jì)劃。2003年1月初中國(guó)宣布參加， 1月末美國(guó)宣布重新返計(jì)劃。2005年韓國(guó)加入，同年6月，六方一致同意把ITER建在法國(guó)核技術(shù)研究中心Cadarache。 2006年印度加入。第三十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 ITER計(jì)劃集成了

17、當(dāng)今國(guó)際受控磁約束核聚變研究的主要科學(xué)和技術(shù)成果。國(guó)際上對(duì)ITER計(jì)劃的主流看法是：建造和運(yùn)行ITER的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，成功的把握較大，預(yù)期本世紀(jì)中葉可實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化。 ITER計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果將決定人類能否從根本上解決能源問題。 第三十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8粒子物理 實(shí)驗(yàn)研究：（1）宇宙線 （2）加速器 目前世界上的高能對(duì)撞機(jī)（1）歐洲核子中心: 質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞， 270+270GeV(1982）; T+T （2006）; 正負(fù)電子對(duì)撞，80+80GeV（1989）。 (2) 中國(guó)高能所（1988）：正負(fù)電子對(duì)撞， 2.8+2.8GeV (3) 美國(guó)（19

18、86）：質(zhì)子對(duì)撞1000+1000GeV。第三十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8.1 粒子分類和相互作用1.相互作用第三十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2Particle classification1.規(guī)范粒子 （場(chǎng)量子）Gouge bosons光子 Photon 中間玻色子 Intermediate boson 膠子Gluon 引力子Graviton2. 輕子 Leptons-不參與將相互作用的費(fèi)米子電子及伴生中微子重電子及伴生中微子超重電子及伴生中微子3. 強(qiáng)子 （Hadrons）-參與將相互作用的粒子 介子Mesons(玻色子) ，由正反兩個(gè)夸克組成 重子

19、Baryons (費(fèi)米子)由三個(gè)夸克組成第三十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月夸克模型:1964年，Gell-Mann and George Zweig提出夸克模型?？淇耸亲孕秊?/2的費(fèi)米子UpDownStrangeCharmedBottomTopIn 1974, the discovery of J/ led to charmed quark . In 1977 and 1994, bottom(or beauty) quark and top (or truth) quark were found respectively. 第

20、四十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Red, Blue, Green QCD ( Quantum chromodynamics ) 量子色動(dòng)力學(xué)第四十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月夸克層次的粒子分類.規(guī)范玻色子-13種2.費(fèi)米子-48種Higgs 粒子和引力子迄今為止還沒有發(fā)現(xiàn)第四十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 發(fā)現(xiàn)黑哥 2011年全球科學(xué)界發(fā)生兩件大事 第一件，中微子被發(fā)現(xiàn)有超光速的跡象。動(dòng)搖愛因斯坦相對(duì)論的基礎(chǔ)，百年來的物理學(xué)可能要重寫。 第二件，黑格斯（higgs）粒子被發(fā)現(xiàn)有存在的跡象。 黑格斯

21、粒子也被叫“上帝粒子”，叫法源于一位諾獎(jiǎng)（1988）得主萊德曼寫的高能物理科普讀物上帝粒子。名字有終極的意思，即粒子物理能發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)粒子。 所謂 higgs 機(jī)制是指規(guī)范對(duì)稱性自發(fā)破缺時(shí)，整體對(duì)稱性自發(fā)破缺產(chǎn)生的零質(zhì)量標(biāo)量粒子被矢量場(chǎng)吃掉，使原本是零質(zhì)量的矢量場(chǎng)在破缺后得到質(zhì)量，這些是在相對(duì)論量子場(chǎng)論框架下做的。第四十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 希格斯粒子是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的玻色子，是至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀察到的最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子。 標(biāo)準(zhǔn)模型是當(dāng)今粒子物理學(xué)的主流理論，它是描述強(qiáng)作用力、弱作用力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論，它沒有

22、描述重力。 當(dāng)1995年美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室宣布發(fā)現(xiàn)了頂夸克時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的61個(gè)基本粒子中的60個(gè)都已經(jīng)得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持與驗(yàn)證，看上去對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的探索已經(jīng)到達(dá)了它的尾聲第四十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 希格斯玻色子的一個(gè)LHC圖像：希格斯玻色子衰減為兩個(gè)強(qiáng)子和電子噴出物 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(Large Hadron Collider，簡(jiǎn)稱LHC) 為尋找Higgs而設(shè)計(jì)的，位于法國(guó)與瑞士邊界處。環(huán)形加速器周長(zhǎng)27公里，投資數(shù)十億歐元，擁有來自世界各地的6000余位專家。第四十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月最接近諾貝爾獎(jiǎng)的中國(guó)發(fā)現(xiàn) 2012年3月8日，大亞灣中

23、微子實(shí)驗(yàn)組宣布，發(fā)現(xiàn)了中微子的“第三種振蕩”，有望破解“反物質(zhì)消失之謎”。中微子振蕩實(shí)際上是不同中微子之間的轉(zhuǎn)換，稱為“味振蕩”（flavor oscillation）?？茖W(xué)家觀測(cè)太陽(yáng)中微子和大氣中微子在傳輸過程中的值是理論值的三分之一到一半左右。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“太陽(yáng)中微子振蕩”和“大氣中微子振蕩”兩種模式。發(fā)現(xiàn)中微子第三種振蕩模式，結(jié)果是諾貝爾級(jí)的，如果觀測(cè)實(shí)驗(yàn)早出現(xiàn)十來年，一定可以獲得諾獎(jiǎng)。 1988年，因發(fā)現(xiàn)中微子獲諾獎(jiǎng)。 1995年，因?yàn)?956年在實(shí)驗(yàn)中首次觀測(cè)到中微子，而與子的發(fā)現(xiàn)者分享諾獎(jiǎng)。 2002年，戴維斯和小柴昌俊獲諾獎(jiǎng)。美國(guó)戴維斯從六十年代起對(duì)太陽(yáng)中微子進(jìn)行了三十多年的觀測(cè)

24、，提出了“太陽(yáng)中微子震蕩”。八十年代是日本的鼎盛時(shí)期，日本人砸錢修了一個(gè)“超級(jí)神岡探測(cè)器”。1996年開始觀測(cè)，1998年發(fā)現(xiàn)了“大氣中微子震蕩”并證實(shí)了“太陽(yáng)中微子震蕩”。 據(jù)說國(guó)際普遍不看好第三種震蕩，大亞灣的科學(xué)家打算花三年時(shí)間觀測(cè)到結(jié)果，沒想到只花了55天就得到了5.2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果。第四十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大亞灣實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三號(hào)實(shí)驗(yàn)大廳，于2011年12月24日開始運(yùn)行 第四十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 項(xiàng)目于2007年10月動(dòng)土，250名研究人員來自中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、捷克、香港和臺(tái)灣等六個(gè)國(guó)家和地區(qū)的34家科研單位。建了總長(zhǎng)3公里的隧道和3

25、個(gè)地下實(shí)驗(yàn)大廳。其中，中國(guó)投資1.5億元人民幣，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和建造一半探測(cè)器，美國(guó)能源部負(fù)責(zé)建造另一半探測(cè)器。 之前決定振蕩過程六個(gè)參數(shù)中的四個(gè)已經(jīng)得到，大亞灣項(xiàng)目是針對(duì)第五個(gè)重要參數(shù)13混合角。 如果一個(gè)針對(duì)性測(cè)值是零的話，意味著物質(zhì)與反物質(zhì)衰變速度一樣，即現(xiàn)在物質(zhì)和反物質(zhì)應(yīng)該是一樣多，反物質(zhì)必然隱藏在我們尚未找到的某個(gè)地方。如果不是零，那么就表明兩者的衰變速度不同，在宇宙誕生近150億年后的現(xiàn)在，反物質(zhì)很可能已經(jīng)衰變掉，所以我們?cè)僖矝]有可能找到反物質(zhì)世界。實(shí)驗(yàn)參與者Robert McKeown接受美國(guó)科學(xué)雜志采訪時(shí)說，這很可能是中國(guó)至今最重要的物理學(xué)成果。第五十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)

26、作于2022年6月大統(tǒng)一理論grand unified theory 以場(chǎng)論為基礎(chǔ)統(tǒng)一描述弱相互作用、電磁相互作用和強(qiáng)相互作用的理論。20世紀(jì)60年代，格拉肖、溫伯格和薩拉姆提出了弱相互作用和電磁相互作用的統(tǒng)一理論簡(jiǎn)稱電弱統(tǒng)一理論。70年代初，強(qiáng)相互作用的理論研究取得了重大進(jìn)展，出現(xiàn)了量子色動(dòng)力學(xué)，為大統(tǒng)一理論的研究提供了較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第五十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 電弱統(tǒng)一理論是 SU(2)U(1)的規(guī)范理論，該模型引入四個(gè)規(guī)范矢量粒子，通過黑格斯機(jī)制造成對(duì)稱性自發(fā)破缺，使其中一個(gè)保持為無(wú)質(zhì)量的規(guī)范粒子，對(duì)應(yīng)傳遞電磁作用的光子，其余三個(gè)W和Z0獲得了質(zhì)量，成為傳遞弱作用的

27、中間玻色子。1983年實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了W和Z0，其質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一致，給了這一模型強(qiáng)有力的支持。 第五十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 標(biāo)準(zhǔn)模型雖取得了很大的成功，但不少科學(xué)家認(rèn)為它很可能不是粒子物理學(xué)最基本的理論，多年來科學(xué)家們一直在努力建立一種超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新理論。 1973年，美國(guó)科學(xué)家帕提和薩拉姆提出了統(tǒng)一描述夸克和輕子的帕提-薩拉姆模型，預(yù)言了質(zhì)子的衰變。 1974年，美國(guó)科學(xué)家喬治和格拉肖提出了把強(qiáng)、弱、電三種相互作用統(tǒng)一的SU（5）大統(tǒng)一理論。該理論預(yù)言了質(zhì)子的衰變。 測(cè)定質(zhì)子的壽命成為大統(tǒng)一理論能否成立的關(guān)鍵。由于質(zhì)子壽命很長(zhǎng)，估計(jì)為1031年左右，即一年期間在1031 個(gè)質(zhì)子中會(huì)有一個(gè)質(zhì)子蛻變。為了消除宇宙射線的干擾，整個(gè)實(shí)驗(yàn)要在地底深處進(jìn)行。 1983年前后，美國(guó)、印度、日本等國(guó)的科學(xué)家做了一些探測(cè)質(zhì)子衰變的實(shí)驗(yàn)。 第五十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于202