高中物理19.8粒子和宇宙

Particle&Universe粒子和宇宙道尔顿19世纪末，人们认为原子是组成物质的最小微粒关于物质结构的探寻汤姆逊发现了原子内部结构中的电子卢瑟福经典散射实验，发现质子查德威克发现中子盖尔曼发现夸克是否还有其他的微观粒子？延伸思考：人们逐渐意识到，这些我们认为的“基本粒子”，实际并不基本。还有很多我们并不了解的粒子等待发现。“标准模型与大统一”人们建立了标准模型，理论归纳预言了一系列新粒子，并且对发现的粒子以泡利原理以及所参与的相互作用进行全新分类。图中为标准模型的简单表示，大统一理论最终的目的便是将宇宙中纷繁复杂的作用形式统一为简洁、优美的场论。分类自旋泡利不相容原理统计规律费米子(电子质子中子各种重子)半整数1/2，3/2，…服从费米—狄拉克统计分布玻色子(光子介子K介子、介子)整数0或1等不服从玻色—爱因斯坦统计分布粒子的分类（泡利原理）：粒子的分类（电性、磁矩）：正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量(如电荷、磁矩等)的符号相反。但反粒子由于很容易湮灭，所以很难长时间存活。欧核反粒子的存储装置演示，原理简单的说就是用迅速变换的电场制作的牢笼万有引力电磁力弱相互作用强相互作用引力子＋光子＋＋轻子＋＋＋强子＋＋＋＋•引力子由于自旋为2，无法量子化，尚未囊括进标准模型、静止质量和电荷为零，以光速运动。•光子自旋为1，是玻色子粒子的分类（相互作用）：分类粒子名称自旋介子、、K介子等整数玻色子重子核子质子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)费密子超子ΩΣΛΞ超子及反粒子强子分类分类正反粒子自旋电荷量e重子数B轻子数寿命10-6s轻子电子μ子τ子1/2-1+1-1+1-1+10000-1+1稳定2.22.3中微子稳定eeeeLLLe轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。为了探寻这些新粒子，实验物理学家想了各种办法，右图中美丽的花树实际是在人造云室的强磁场中，携带电荷的粒子受洛伦兹力偏转的踪迹，当然这是比较原始的实验方法。经过半个多世纪的发展，欧洲核子中心（CERN）建造了迄今最为庞大的双圈强子对撞机——LHC对撞机的核心就是一系列探测中心以及右图中先进的第三代同步加速器所谓“上帝粒子”建造LHC一个最为重要的目的是为了验证英国物理学家彼得希格斯关于一种规范玻色子的理论，由于在此机制下，这种粒子将赋予万物质量，所以人们称其为“上帝粒子”。新粒子的发现！2012年7月4日，位于瑞士日内瓦的欧洲核子中心在发布会上向全球宣布，在双光子道和轻子道分别以6个西格玛的标准差探测到了希格斯玻色子（Higgs）人们发现并证实了标准模型预言中最后一种粒子，这是现代物理学的一大步！下夸克d上夸克u奇夸克s强子结构夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克组成）重子（三个夸克组成）粲夸克c底夸克b顶夸克t夸克模型：费米子与玻色子的夸克图•大爆炸理论(TheBigBangTheory)•宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生宇宙与恒星的演化粒子物理与宇宙学殊途同归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．目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/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μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成B．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成C．质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子由2个μ夸克和1个d夸克组成D．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和1个d夸克组成答案：B