粒子和宇宙課件

1粒子和宇宙2知識：①粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識②宇宙大爆炸理論和恒星的演化過程3感悟：科學(xué)發(fā)展過程中蘊藏著的科學(xué)精神1背景：人們對物質(zhì)本質(zhì)的認識是不斷深入的2

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點擊進入1803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?人們對物質(zhì)本質(zhì)的認識是不斷深入的1932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

對真理的追求永無止境1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(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個粒子中的61個都已經(jīng)得到了實驗數(shù)據(jù)的支持與驗證，但仍有一個粒子未被發(fā)現(xiàn)。

看上去標(biāo)準(zhǔn)模型馬上就要獲得決定性的勝利，對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的探索已經(jīng)到達了它的尾聲，似乎人類也馬上就要聽到這一跌宕起伏的，充滿了高潮與華彩的探索樂章的終曲，但是仍然有一個粒子，游離在這座輝煌的大廈之外，仿佛一個幽靈，這就是希格斯粒子，而且就是這個粒子可能會擊垮整座大廈。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，至今尚未在實驗中觀察到。它也是標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子。“上帝粒子”歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LargeHadronCollider，簡稱LHC)將有機會發(fā)現(xiàn)希格斯粒子。2012年7月2日，美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布，該實驗室最新數(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“這是我們在認識自然道路上的一座里程碑”

歐洲核子研究中心的負責(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)仍沒有得到解釋，“我們還有很長的路要走”。

返回主頁電子——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。人們用它進行了許多核物理實驗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400多種。是參與強相互作用的粒子。質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強子。強子又分為介子和重子是傳遞各種相互作用的粒子二、粒子的分類強子輕子媒介子是不參與強相互作用的粒子。電子是最早發(fā)現(xiàn)的輕子?，F(xiàn)在還沒發(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相互作用——按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系類別相對強度力程(m)作用時間(s)參與離子強作用1<10-1510-23強子電磁作用~10-2長程10-20~

10-16強子輕子光子弱作用~10-13<10-17~10-8強子輕子引力作用~10-39長程一切物質(zhì)四種基本相互作用相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作用強作用交換粒子引力子光子玻色子(W+、W–Z0粒子)膠子

引力子尚未被實驗證實

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、電、弱三種相互作用統(tǒng)一起來。1983年，魯比亞實驗組在高能質(zhì)子—反質(zhì)子對撞試驗中發(fā)現(xiàn)了W+、W-和Z0粒子。為60年代提出的弱電統(tǒng)一理論提供了實驗上的支持。歐洲核子中心高能質(zhì)子同步加速器上的UAI探測器強子結(jié)構(gòu)的夸克模型下夸克d

上夸克u

奇夸克

s強子結(jié)構(gòu)夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克組成）重子（三個夸克組成）粲夸克c

底夸克b

頂夸克

t夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個重大突破電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數(shù)電荷目前人們對夸克的認識還是很初步的，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世紀物理學(xué)面臨的重大課題之一

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正如諾貝爾物理學(xué)獎獲得者格拉肖所說：“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。三、宇宙的演化大爆炸理論(TheBigBangTheory)宇宙從一個“奇點”爆炸產(chǎn)生大爆炸是在無限的宇宙各處同時產(chǎn)生時間的零點從大爆炸到太陽系合成21大爆炸夸克輕子膠子輕子時代

氫原子強子時代核合成恒星、星系恒星的演化

大爆炸星云團恒星誕生氫核聚變白矮星、中子星、黑洞氦核聚變宇宙塵埃獵戶座大星云，距太陽系約1700光年，在冬季的南部天空肉眼依稀可見。24粒子物理和宇宙學(xué)殊途同歸

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