粒子物理學基礎課件

粒子物理學基礎1謝謝你的關注2019-11-7王淦昌先生2謝謝你的關注2019-11-7李文鑄先生3謝謝你的關注2019-11-7汪容先生4謝謝你的關注2019-11-7王凎昌先生和汪容先生5謝謝你的關注2019-11-7粒子物理學物質的基本組成物質間的基本相互作用物質運動的基本規(guī)律6謝謝你的關注2019-11-7二十世紀的主要成就相對論與時空觀念狹義相對論,高速運動粒子廣義相對論,引力理論，宇宙學量子力學波粒二象性,微觀粒子量子場論描述物理世界的基本語言標準模型物質的基本組成和基本相互作用

7謝謝你的關注2019-11-7基本相互作用引力相互作用電磁相互作用強相互作用強大的核力維持原子核的穩(wěn)定性弱相互作用導致基本粒子的不穩(wěn)定,引起衰變8謝謝你的關注2019-11-79謝謝你的關注2019-11-7對稱性決定相互作用電磁相互作用：U(1)規(guī)范對稱性弱電相互作用：SU(2)U(1)規(guī)范對稱性強相互作用：SU(3)規(guī)范對稱性引力相互作用：局域Lorentz對稱性規(guī)范粒子質量:對稱性自發(fā)破缺費米子質量:Yukawa耦合一種參數(shù)化,新的物理10謝謝你的關注2019-11-711謝謝你的關注2019-11-7牛頓力學12謝謝你的關注2019-11-7時間，空間點粒子：位置，速度，加速度牛頓定律慣性

作用與反作用13謝謝你的關注2019-11-7一個偉大的發(fā)現(xiàn)：14謝謝你的關注2019-11-715謝謝你的關注2019-11-716謝謝你的關注2019-11-7相對性原理與Galilean變換17謝謝你的關注2019-11-7電動力學電磁現(xiàn)象18謝謝你的關注2019-11-7麥克斯韋方程洛倫茲力19謝謝你的關注2019-11-7相對性原理,洛倫茲變換20謝謝你的關注2019-11-7電磁波光子:質量為零,速度為c21謝謝你的關注2019-11-7狹義相對論相對性原理光速不變22謝謝你的關注2019-11-7Lorentz變換與原時:時空對稱性23謝謝你的關注2019-11-7相對論動力學24謝謝你的關注2019-11-725謝謝你的關注2019-11-7量子力學波粒二象性態(tài)的線性疊加原理互補性原理測不準原理26謝謝你的關注2019-11-7量子力學基本原理StatesofthesystemRelationofcommutationHermitianoperatorsSchrodingerequationPrincipleofidentityPrincipleofmeasurement27謝謝你的關注2019-11-7Schrodinger方程Heisenberg矩陣力學28謝謝你的關注2019-11-7氫原子29謝謝你的關注2019-11-7諧振子30謝謝你的關注2019-11-7相對論量子力學Klein-Gordon方程電磁相互作用負能量,負幾率,精細結構不正確31謝謝你的關注2019-11-7Dirac方程電磁相互作用正幾率,電子的自旋,精細結構正確Klein佯謬,負能量32謝謝你的關注2019-11-7反粒子,相對論的預言高能微觀系統(tǒng)的多粒子特性量子場論的必然33謝謝你的關注2019-11-7基本相互作用原子核內(nèi)，質子與質子之間有很強的庫侖排斥力，那么是如何維持原子核的穩(wěn)定性的呢？要維持原子核的穩(wěn)定性，核子間必定存在相互吸引的強大的核力：強作用力作用范圍要小，導致原子結構的不穩(wěn)定引起原子核衰變，有輕子參與的相互作用──弱作用力34謝謝你的關注2019-11-7四種基本相互作用力

對象強度范圍交換粒子電磁力帶電粒子間

10-2

∞γ(光子)引力萬物

10-40

∞G(引力子)強力強子

110-15米

g(膠子)弱力有輕子參與

10-5

10-18米

w±,z0

35謝謝你的關注2019-11-7非直接、即時相互作用36謝謝你的關注2019-11-7量子場論描述物理世界的基本語言量子力學狹義相對論37謝謝你的關注2019-11-7量子電動力學38謝謝你的關注2019-11-7Tomonaga39謝謝你的關注2019-11-7Schwinger40謝謝你的關注2019-11-7R.Feynman41謝謝你的關注2019-11-7Dyson42謝謝你的關注2019-11-7電子與光子構成簡單系統(tǒng)介子與光子構成簡單系統(tǒng)43謝謝你的關注2019-11-7規(guī)范對稱性與電磁相互作用44謝謝你的關注2019-11-7Feynman規(guī)則45謝謝你的關注2019-11-7Lamb效應46謝謝你的關注2019-11-7電子反常磁矩47謝謝你的關注2019-11-7Compton散射48謝謝你的關注2019-11-749謝謝你的關注2019-11-7

強相互作用與夸克（Quark）模型50謝謝你的關注2019-11-7Gell-mann51謝謝你的關注2019-11-7Gross52謝謝你的關注2019-11-7Wilczek53謝謝你的關注2019-11-7世界到底由什么構成？中國古代有元氣說，和陰陽五行說在古希臘有原子說即由一種不能再分的最小基本單元“原子”構成亞里士多德卻認為物質是連續(xù)的。正如中國《莊子、天下篇》所言“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”54謝謝你的關注2019-11-719世紀未的三大發(fā)現(xiàn)1895年倫琴（W.C.R?ntgen）發(fā)現(xiàn)X射線1896年貝克勒爾(H.Becquerel)發(fā)現(xiàn)放射性1897年湯姆遜(J.J.Thomson)發(fā)現(xiàn)電子他們?nèi)艘惨虼朔謩e獲得了1901年、1903年和1906年的諾貝爾物理學獎。電子的發(fā)現(xiàn)對物理學的影響非常深遠物理學對象從宏觀轉入到了微觀領域55謝謝你的關注2019-11-7原子的有核結構1911年湯姆遜的學生盧瑟福確立了原子的有核結構1913年盧瑟福的學生丹麥物理學家玻爾建立了量子的原子結構模型1919提出了原子核內(nèi)存在中子的設想1932年查德威克確認了中子n的存在56謝謝你的關注2019-11-7物質的層次結構57謝謝你的關注2019-11-7基本粒子的性質質子和中子的大小約為1個費米質子的質量為938.3MeV，中子為939.6MeV,電子為0.511MeV質子和中子稱為重子,電子稱為輕子質子的壽命長于億億億億年,自由中子的壽命卻只有877秒，中子會衰變成質子、電子和一個新粒子——反中微子.這是否預示著質子、中子內(nèi)部還有結構？58謝謝你的關注2019-11-7眾多的新粒子1931年狄拉克預言：存在著反電子1932年安德遜發(fā)現(xiàn)了正電子，并因此獲得了1936年的諾貝爾物理學獎1931年泡利預言中存在微子，不帶電，質量為零1935年湯川秀樹預言π介子的存在，1947年鮑威爾發(fā)現(xiàn)π介子59謝謝你的關注2019-11-7更多的粒子被發(fā)現(xiàn)介子：J=0，π±，

π0，ρ，

k±，

k0重子:J=1/2，p，n，Σ±，Σ0，Ξ±，Ξ0，Λ且每種粒子都有反粒子，總數(shù)達數(shù)百種。然而混亂中存在秩序，類似于元素周期表，上述粒子也滿足一定的規(guī)律，表明粒子內(nèi)部還有結構60謝謝你的關注2019-11-7

夸克（Quark）模型

輕子(電荷)夸克(電荷)第一代第二代第三代61謝謝你的關注2019-11-7強子態(tài)

深度非彈性散射62謝謝你的關注2019-11-7量子色動力學（QCD）63謝謝你的關注2019-11-7漸近自由與夸克禁閉64謝謝你的關注2019-11-765謝謝你的關注2019-11-7強子質量譜66謝謝你的關注2019-11-7弱電統(tǒng)一理論67謝謝你的關注2019-11-7Glashow68謝謝你的關注2019-11-7S.Weinberg69謝謝你的關注2019-11-7Salam70謝謝你的關注2019-11-7T’Hooft71謝謝你的關注2019-11-7Veltman72謝謝你的關注2019-11-71896年貝克勒爾(H.Becquerel)發(fā)現(xiàn)放射性1931年Pauli提出中微子1933年Fermi理論1956年宇稱不守恒（Lee－Yang－Wu)1958年V－A理論1963年Cabibbo理論1967年Weinberg理論1971年’tHooft－Veltman證明1972年GIM機制弱相互作用與粒子的衰變73謝謝你的關注2019-11