粒子和宇宙課件

粒子和宇宙江蘇省新海高級(jí)中學(xué)楊杰粒子和宇宙江蘇省新海高級(jí)中學(xué)1知識(shí)：①粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)②宇宙大爆炸理論和恒星的演化過(guò)程3感悟：科學(xué)發(fā)展過(guò)程中蘊(yùn)藏著的科學(xué)精神1背景：人們對(duì)物質(zhì)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深入的2點(diǎn)擊進(jìn)入點(diǎn)擊進(jìn)入點(diǎn)擊進(jìn)入點(diǎn)擊進(jìn)入知識(shí)：①粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)②宇宙大爆炸理論和恒星的演化過(guò)程21803年道爾頓發(fā)現(xiàn)原子

1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子原子模型1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子石蠟鈹?人們對(duì)物質(zhì)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深入的1803年1897年湯姆遜原子模型1919年1932年查德威31932年安德森發(fā)現(xiàn)正電子

1937年發(fā)現(xiàn)μ子

1947年發(fā)現(xiàn)K介子

介子

對(duì)真理的追求永無(wú)止境1932年安德森發(fā)現(xiàn)正電子1937年發(fā)現(xiàn)μ子1947年41995美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了頂夸克(TopQuark)的存在一套稱之為標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子物理學(xué)模型所預(yù)言的62個(gè)粒子中的61個(gè)都已經(jīng)得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持與驗(yàn)證，但仍有一個(gè)粒子未被發(fā)現(xiàn)。1995美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了頂夸克(TopQua5看上去標(biāo)準(zhǔn)模型馬上就要獲得決定性的勝利，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，似乎人類也馬上就要聽(tīng)到這一跌宕起伏的，充滿了高潮與華彩的探索樂(lè)章的終曲，但是仍然有一個(gè)粒子，游離在這座輝煌的大廈之外，仿佛一個(gè)幽靈，這就是希格斯粒子，而且就是這個(gè)粒子可能會(huì)擊垮整座大廈。希格斯玻色子（或稱希格斯粒子、希格斯子Higgsboson）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，至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀察到。它也是標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子?！吧系哿Ｗ印笨瓷先?biāo)準(zhǔn)模型馬上就要獲得決定性的勝利，對(duì)物質(zhì)微觀6歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LargeHadronCollider，簡(jiǎn)稱LHC)將有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)希格斯粒子。2012年7月2日，美國(guó)能源部下屬的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室宣布，該實(shí)驗(yàn)室最新數(shù)據(jù)接近證明被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。馬上觀看歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LargeHadron7“這是我們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然道路上的一座里程碑”歐洲核子研究中心的負(fù)責(zé)人羅爾夫·霍耶爾“別忘了，標(biāo)準(zhǔn)模型只能解釋4%的宇宙，”占宇宙質(zhì)量96%的暗物質(zhì)仍沒(méi)有得到解釋，“我們還有很長(zhǎng)的路要走”。返回主頁(yè)“這是我們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然道路上的一座里程碑”歐洲核子研究8電子——質(zhì)子——中子——光子——正電子μ子K介子、

介子……基本粒子新粒子“基本粒子”不基本一、“基本粒子”不基本電子——正電子基本粒子新粒子“基本粒子”不基本一、“基本粒子9介子超子宇宙射線中質(zhì)量介于質(zhì)子、電子之間

介子、K介子…質(zhì)量比質(zhì)子大的粒子物理性質(zhì)與已知粒子相等，而電荷量等其他性質(zhì)相反。新粒子反粒子介子超子宇宙射線中質(zhì)量介于質(zhì)子、電子之間介子、K介子…質(zhì)101932年發(fā)明的加速器，能使帶電粒子加速到很高的能量。人們用它進(jìn)行了許多核物理實(shí)驗(yàn)而不再依賴天然的宇宙射線，于是發(fā)現(xiàn)了更多的粒子?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達(dá)400多種。1932年發(fā)明的加速器，能使帶電粒子加速到很高的能量。人們用11是參與強(qiáng)相互作用的粒子。質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子。強(qiáng)子又分為介子和重子是傳遞各種相互作用的粒子二、粒子的分類強(qiáng)子輕子媒介子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子。電子是最早發(fā)現(xiàn)的輕子?，F(xiàn)在還沒(méi)發(fā)現(xiàn)輕子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)光子中間玻色子膠子電磁相互作用弱相互作用強(qiáng)相互作用——按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系是參與強(qiáng)相互作用的粒子。質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子。強(qiáng)子又分為介子12類別相對(duì)強(qiáng)度力程(m)作用時(shí)間(s)參與離子強(qiáng)作用1<10-1510-23強(qiáng)子電磁作用~10-2長(zhǎng)程10-20~

10-16強(qiáng)子輕子光子弱作用~10-13<10-17~10-8強(qiáng)子輕子引力作用~10-39長(zhǎng)程一切物質(zhì)四種基本相互作用類別相對(duì)力程(m)作用時(shí)間(s)參與離子強(qiáng)作用1<10-113相互作用是通過(guò)交換一定粒子實(shí)現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作用強(qiáng)作用交換粒子引力子光子玻色子(W+、W–Z0粒子)膠子

引力子尚未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)弱電統(tǒng)一理論:電磁相互作用和弱相互作用被看作是一種相互作用。大統(tǒng)一理論試圖將強(qiáng)、電、弱三種相互作用統(tǒng)一起來(lái)。相互作用是通過(guò)交換一定粒子實(shí)現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作141983年，魯比亞實(shí)驗(yàn)組在高能質(zhì)子—反質(zhì)子對(duì)撞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了W+、W-和Z0粒子。為60年代提出的弱電統(tǒng)一理論提供了實(shí)驗(yàn)上的支持。歐洲核子中心高能質(zhì)子同步加速器上的UAI探測(cè)器1983年，魯比亞實(shí)驗(yàn)組在高能質(zhì)子—反質(zhì)子對(duì)撞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了W15強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸克s強(qiáng)子結(jié)構(gòu)夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克組成）重子（三個(gè)夸克組成）粲夸克c底夸克b頂夸克t強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸16夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重大突破電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分?jǐn)?shù)電荷目前人們對(duì)夸克的認(rèn)識(shí)還是很初步的，科學(xué)家們直到今天都還未捕捉到自由的夸克?？淇瞬荒芤宰杂傻臓顟B(tài)單個(gè)出現(xiàn)，這種性質(zhì)稱為夸克的“禁閉”能否解放被禁閉的夸克，是21世紀(jì)物理學(xué)面臨的重大課題之一返回主頁(yè)夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重大突破返回主頁(yè)17正如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者格拉肖所說(shuō)：“隱藏在原子內(nèi)心的，是宇宙結(jié)構(gòu)的秘密?！毖芯课⒂^世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論相互溝通、相互支撐。正如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者格拉肖所說(shuō)：“隱藏在原子內(nèi)18三、宇宙的演化大爆炸理論(TheBigBangTheory)宇宙從一個(gè)“奇點(diǎn)”爆炸產(chǎn)生大爆炸是在無(wú)限的宇宙各處同時(shí)產(chǎn)生時(shí)間的零點(diǎn)三、宇宙的演化大爆炸理論(TheBigBangThe19從大爆炸到太陽(yáng)系合成從大爆炸到太陽(yáng)系合成20大爆炸夸克輕子膠子輕子時(shí)代氫原子強(qiáng)子時(shí)代核合成恒星、星系大爆炸夸克輕子膠子輕子時(shí)代氫原子強(qiáng)子時(shí)代核合成恒星、星系21恒星的演化

大爆炸星云團(tuán)恒星誕生氫核聚變白矮星、中子星、黑洞氦核聚變宇宙塵埃恒星的演化大爆炸星云團(tuán)恒星誕生氫核聚變白矮星、中子星22獵戶座大星云，距太陽(yáng)系約1700光年，在冬季的南部天空肉眼依稀可見(jiàn)。獵戶座大星云，距太陽(yáng)系約1700光年，在冬季的南部天空肉眼依23粒子物理和宇宙學(xué)殊途同歸返回主頁(yè)粒子物理和宇宙學(xué)殊途同歸返回主頁(yè)24我的書(shū)庫(kù)在線搜索下載管理應(yīng)用展示我的文檔我的圖片趙忠堯王淦昌楊振寧丁肇中吳健雄李政道search科學(xué)足跡華人物理學(xué)家證實(shí)了β