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高中物理選擇性必修第三冊(cè)
第五章:原子核
第5節(jié):“基本”粒子第5節(jié):“基本”粒子
溫故知新發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學(xué)家道爾頓(原子)湯姆遜(電子)查德威克(中子)科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)1.發(fā)現(xiàn)歷史:直到19世紀(jì)末,人們都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的不可再分的最小微粒。后來發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子和中子,并且知道了原子核和電子組成了原子,質(zhì)子和中子組成了原子核。于是許多人認(rèn)為光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子,并把它們叫作“基本粒子”。然而,隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到這些粒子并不“基本”。
一、發(fā)現(xiàn)新粒子
一、發(fā)現(xiàn)新粒子大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)部設(shè)備的一個(gè)局部2、對(duì)撞機(jī)1932年發(fā)明的粒子加速器,能使帶電粒子加速到很高的能量。讓這些高能粒子彼此對(duì)撞,就能產(chǎn)生更多的粒子,這種裝置稱為對(duì)撞機(jī)。利用加速器和對(duì)撞機(jī),人們發(fā)現(xiàn)了400多種的粒子。3.發(fā)現(xiàn)新粒子:從20世紀(jì)30年代以來,人們?cè)趯?duì)宇宙線的研究中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。
一、發(fā)現(xiàn)新粒子
一、發(fā)現(xiàn)新粒子4、反粒子:粒子的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去發(fā)現(xiàn)的粒子相同,電荷等其他性質(zhì)相反。由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)叫反物質(zhì)例如:質(zhì)子和反質(zhì)子等電子和正電子
反粒子(反物質(zhì))最顯著的特點(diǎn)是當(dāng)它們與相應(yīng)的正粒子(物質(zhì))相遇時(shí),會(huì)發(fā)生“湮滅”,即同時(shí)消失而轉(zhuǎn)化成其他的粒子。2、輕子:不參與強(qiáng)相互作用的粒子。根據(jù)相互作用的性質(zhì)分類1、強(qiáng)子:參與強(qiáng)相互作用的粒子。質(zhì)子中子輕子(6種)電子電子中微子μ子μ子中微子τ子和τ子中微子⑵每種輕子都有對(duì)應(yīng)的反粒子⑶τ子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量還大⑴沒有發(fā)現(xiàn)輕子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
二、粒子的分類3、規(guī)范玻色子:傳遞各種相互作用的粒子。4、希格斯玻色子:希格斯場(chǎng)的量子激發(fā)。希格斯玻色子別稱上帝粒子,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。2012年7月4日科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新粒子,與希格斯玻色子特征有吻合之處。這種玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源,是電子核夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ),其他粒子在這種粒子形成的場(chǎng)中游弋并產(chǎn)生慣性,進(jìn)而形成質(zhì)量,構(gòu)筑成大千世界。根據(jù)相互作用的性質(zhì)分類光子中間玻色子(W和Z玻色子)膠子傳遞電磁相互作用傳遞弱相互作用傳遞強(qiáng)相互作用
二、粒子的分類1964年,美國(guó)科學(xué)家蓋爾曼等人提出了夸克模型,認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成,這種成分叫作夸克。下夸克d上夸克u奇夸克s粲夸克c底夸克b頂夸克t介子(夸克和反夸克組成)質(zhì)子中子重子(三個(gè)夸克組成)夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型每種夸克都有對(duì)應(yīng)的反夸克1、夸克模型
二、粒子的分類夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重大突破,它指出電子電荷不再是電荷的最小單元,即存在分?jǐn)?shù)電荷??淇说摹敖]”:夸克不能以自由的狀態(tài)單個(gè)出現(xiàn)在夸克模型的基礎(chǔ)上,科學(xué)家們發(fā)展出了描述強(qiáng)相互作用的系統(tǒng)理論——量子色動(dòng)力學(xué)。以量子色動(dòng)力學(xué)和電弱統(tǒng)一理論為核心,人們已經(jīng)完成了一整套關(guān)于粒子的理論,稱為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型。2、夸克模型的意義
二、粒子的分類夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型3、粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型標(biāo)準(zhǔn)模型和大量實(shí)驗(yàn)吻合得很好,取得了很大的成功。在標(biāo)準(zhǔn)模型中,夸克、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子是組成物質(zhì)的幾類最基本的粒子。
二、粒子的分類華人科學(xué)家在粒子物理學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)趙忠堯(1902-1998)第一個(gè)發(fā)現(xiàn)正電子的人,比安德遜早兩年。王淦昌(1907-1998)探測(cè)中微子的理論,發(fā)現(xiàn)超子的反粒子,研究宇宙線中介子衰變李政道(1926-)主要從事粒子物理和場(chǎng)論領(lǐng)域的研究,宇稱不守恒理論,1955年獲諾貝爾獎(jiǎng)吳健雄(1912-1997)實(shí)驗(yàn)證明了在弱相互作用中的宇稱不守恒楊振寧(1922-)提出基本粒子第一個(gè)復(fù)合模型,宇稱不守恒理論,1955年獲諾貝爾獎(jiǎng)丁肇中(1936-)發(fā)現(xiàn)J粒子,領(lǐng)導(dǎo)阿爾法磁譜儀項(xiàng)目,1976年獲諾貝爾獎(jiǎng)
二、粒子的分類1.為了探究宇宙起源,科學(xué)家將利用阿爾法磁譜儀(AMS)在太空中尋找“反物質(zhì)”,所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的?!胺戳W印迸c其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量,但電荷的符號(hào)相反,則反氫原子是()A.由1個(gè)帶正電荷的質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)荷的電子構(gòu)成B.由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成C.由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D.由1個(gè)不帶電荷的中子和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成B高中物理選擇性必修第三冊(cè)
第五章:原子核
第5節(jié):“基本”粒子2.以下說法正確的是()A.最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子,最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是中子B.質(zhì)子、中子、介子和超子都屬于強(qiáng)子C.現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子、輕子都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.τ子質(zhì)量比核子質(zhì)量大,τ子不屬于輕子B高中物理選擇性必修第三冊(cè)
第五章:原子核
第5節(jié):“基本”粒子3.下列說法正確的是()A.原子是組成物質(zhì)的最小微粒B.質(zhì)子是比原子更小的微粒C.目前我們可以斷定夸克已不能再分D.粒子的帶電荷量不可能比元電荷再小B高中物理選擇性必修第三冊(cè)
第五章:原子核
第5節(jié):“基本”粒子4.根據(jù)宇宙大爆炸的理論,在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風(fēng)采的時(shí)期,那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是()A.夸克、輕子、膠子等粒子B.質(zhì)子和中子等強(qiáng)子C.光子、中微子和電子等輕子D.氫核、氘核、氦核等輕核A高中物理選擇性必修第三冊(cè)
第五章:原子核
第5節(jié):“基本”粒子5.關(guān)于人們發(fā)現(xiàn)的新粒子,
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