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選修3-5

第十九章原子核1/86第一節(jié)

原子核組成2/86電子（負(fù)電）質(zhì)量很小原子

正電荷（大部分質(zhì)量）

原子核？3/86

人們經(jīng)過(guò)什么現(xiàn)象或試驗(yàn)發(fā)覺(jué)原子核是由更小微粒組成？人們認(rèn)識(shí)原子核結(jié)構(gòu)就是從天然放射性開始。4/861896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)覺(jué)，鈾和含鈾礦物能夠發(fā)出看不見射線，這種射線能夠穿透黑紙使攝影底片感光，物質(zhì)發(fā)射射線性質(zhì)稱為放射性．含有發(fā)射性元素稱為放射性元素．元素這種自發(fā)放出射線現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．一、天然放射現(xiàn)象5/86

放射性不是少數(shù)幾個(gè)元素才有，研究發(fā)覺(jué)，原子序數(shù)大于82全部元素，都能自發(fā)放出射線，原子序數(shù)小于83元素，有也含有放射性．放大了1000倍鈾礦石天然放射現(xiàn)象6/86α射線β射線γ射線依據(jù)圖判斷這三種射線都帶何種電荷？二、天然放射現(xiàn)象中三種射線正電負(fù)電不帶電7/86三種射線特點(diǎn)γ射線β射線α射線電離能力貫通能力速度成份氦核電子流電磁波（光子）1/10光速近光速光速弱較強(qiáng)很強(qiáng)很輕易較弱更小都來(lái)自于原子核內(nèi)部！??！8/86三、原子核組成三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)粒子，能量很高，都來(lái)自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大核能，天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)有復(fù)雜結(jié)構(gòu)原子核內(nèi)終究還有什么結(jié)構(gòu)？原子核又是由什么粒子組成呢？9/861、質(zhì)子發(fā)覺(jué)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子。經(jīng)過(guò)研究證實(shí)，質(zhì)子帶正電荷，其電量和一個(gè)電子電量相同，它質(zhì)量等于一個(gè)電子質(zhì)量1836倍.深入研究表明，質(zhì)子性質(zhì)和氫原子核性質(zhì)完全相同，所以質(zhì)子就是氫原子核10/86

一樣方法，從氟、鈉、鋁原子核中打出了質(zhì)子。------質(zhì)子是原子核組成部分。原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？

盧瑟福進(jìn)而猜測(cè)原子核內(nèi)存在不帶電中子，這一猜測(cè)被他學(xué)生查德威克用試驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn)．核質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量核電量質(zhì)子電量>11/862、中子發(fā)覺(jué)1932年英國(guó)物理學(xué)家查德威克又發(fā)覺(jué)了中子

，經(jīng)過(guò)研究證實(shí)中子質(zhì)量和質(zhì)子質(zhì)量基本相同，不過(guò)不帶電.是中性粒子.在對(duì)各種原子核進(jìn)行試驗(yàn)中，發(fā)覺(jué)質(zhì)子和中子是組成原子核兩種基本粒子.12/8613/861931年，約里奧·居里夫婦——居里夫人女兒和女婿公布了他們關(guān)于石蠟在“鈹射線”照射下產(chǎn)生大量質(zhì)子新發(fā)覺(jué)。查德威克立刻意識(shí)到，這種射線很可能就是由中性粒子組成，這種中性粒子就是解開原子核正電荷與它質(zhì)量不相等之謎鑰匙！查德威克立刻著手研究約里奧·居里夫婦做過(guò)試驗(yàn)，用云室測(cè)定這種粒子質(zhì)量，結(jié)果發(fā)覺(jué)，這種粒子質(zhì)量和質(zhì)子一樣，而且不帶電荷。他稱這種粒子為“中子”?！皺C(jī)遇只偏愛(ài)有準(zhǔn)備頭腦”14/86法國(guó)物理學(xué)家約里奧?居里夫婦（freedorie

joliotcurie，1900—1958；irene

joliot

curie，1897—1956）是著名科學(xué)家皮埃爾?居里夫婦（pierre

curie，1859—1906；marie

sklodowska

curie

1867—1934）女婿和大女兒。后人習(xí)慣稱為小居里夫婦。他們都是著名科學(xué)伴侶、試驗(yàn)物理學(xué)家。閱讀材料：小居里夫婦三次后悔15/86小居里夫婦是處于二三十年代之交核物理“危機(jī)”時(shí)代，自從盧瑟福發(fā)覺(jué)人工核嬗變后，因?yàn)槲锢韺W(xué)家注意力多集中于量子力學(xué)上，在二十年代早期，對(duì)原子核物理研究進(jìn)展十分遲緩。1926年量子力學(xué)建立，原子物理學(xué)中困難基本處理。于是，人們開始把注意力集中到原子核內(nèi)。使物理學(xué)家們感到詫異是：量子力學(xué)在原子核中應(yīng)用造成了許多困難。量子力學(xué)在核物理領(lǐng)域碰到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但與經(jīng)過(guò)放棄量子論建立量子力學(xué)來(lái)處理量子論危機(jī)不一樣，量子力學(xué)在核物理領(lǐng)域危機(jī)是以經(jīng)過(guò)三個(gè)新粒子：中子、正電子和中微子發(fā)覺(jué)處理。

普通認(rèn)為，中子概念最早是由盧瑟福于1920年提出，他在那年6月一次演講中指出：“在一些條件下，一個(gè)電子有可能更緊密地與氫核相結(jié)合，從而形成一個(gè)中性偶極子?！钡谝粋€(gè)顯示出存在于中子跡象試驗(yàn)是玻特和貝克進(jìn)行，他們用α粒子轟擊鈹，發(fā)覺(jué)從鈹中發(fā)射出一個(gè)貫通力很強(qiáng)中性輻射，其輻射能量幾乎是入射α射線能量十倍。玻特和貝克工作引發(fā)了許多物理學(xué)家興趣。1931年，約里奧?居里與我國(guó)出色科學(xué)家、教育家嚴(yán)濟(jì)慈教授同時(shí)被法國(guó)物理學(xué)會(huì)選為理事，在此期間，約里奧夫婦重復(fù)了玻特試驗(yàn)，并用這種從鈹中放出新射線轟擊石臘，結(jié)果竟從石臘中打出速度為3×107m／s質(zhì)子束來(lái)，假如認(rèn)為這些質(zhì)子產(chǎn)生是因?yàn)樵雍耸艿溅霉庾优鲎步Y(jié)果，那么計(jì)算表明，這種γ光子能量最少應(yīng)該含有50百萬(wàn)電子伏，不然就不可能給質(zhì)子那么大速度，然而，這跟實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)10百萬(wàn)電子伏有矛盾，遺憾是這一矛盾并沒(méi)有引發(fā)約里奧?居里夫婦深思，他們依然勉強(qiáng)地認(rèn)可這種新射線就是γ射線，把這一矛盾解釋為γ光子同質(zhì)子康普頓散射。在1932年1月11日，他們向巴黎科院提交了反應(yīng)這一結(jié)果論文。1月底，查德威克知道了約里奧夫婦試驗(yàn)馬上意識(shí)到：光子不可能打出這么大能量質(zhì)子，這很可能是自己尋找了十二年之久中子，經(jīng)過(guò)重復(fù)試驗(yàn)，正式命名為中子，于1932年2月發(fā)表了試驗(yàn)結(jié)果，僅半個(gè)月時(shí)間就取得了成功。查德威克也所以取得了1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1937年到1947年我國(guó)著名物理學(xué)家錢三強(qiáng)在約里奧夫婦身邊工作，談及此事，約里奧說(shuō)：“當(dāng)我文章發(fā)表以后，盧瑟福學(xué)生查德威克馬上意識(shí)到，也就是盧瑟福預(yù)言新粒子，于是，他馬上進(jìn)行試驗(yàn)，一個(gè)月后就發(fā)表了論文，點(diǎn)出了中子存在，哎，我真笨呀！中子存在證據(jù)80％已經(jīng)被我們得到了。但就沒(méi)有把它點(diǎn)明白。當(dāng)我看了查德威克論文，后悔得用拳頭打自己腦袋?！?6/86不幸是，小居里夫婦在研究中子過(guò)程中，還發(fā)覺(jué)一個(gè)新粒子。為了判斷粒子運(yùn)動(dòng)方向，在粒子行徑中放一塊鉛板，結(jié)果發(fā)覺(jué)粒子在鉛板下部曲率半徑變小，對(duì)這一改變，居里夫婦未能抓住進(jìn)行深入分析，更未做深入研究，卻把它解釋為放射源運(yùn)動(dòng)電子，其實(shí)這正是人們尋覓已久正電子。到1932年8月2日，安德森從拍攝到五室徑跡中發(fā)覺(jué)了一張奇特照片，他敏感地意識(shí)到，這必定不是普通負(fù)電子軌跡，經(jīng)過(guò)屢次試驗(yàn)和認(rèn)真分析、推論，最終確認(rèn)為正電子，為此，安德森摘走了1936年諾貝爾物理獎(jiǎng)桂冠?？茖W(xué)家們?yōu)樘剿魑⒂^世界而竟相拼搏，其間交織著艱難思索與靈感火花。成功歡樂(lè)和痛失良機(jī)懊惱……。17/861938年9月，小居里夫婦在薩維奇合作下應(yīng)用放射化學(xué)方法分析中子轟擊鈾產(chǎn)物，發(fā)覺(jué)其中有一個(gè)放射性元素，半衰期為3.5小時(shí)，化學(xué)性質(zhì)靠近鑭。假如按當(dāng)初關(guān)于超鈾元素概念，這個(gè)產(chǎn)物性質(zhì)應(yīng)靠近錒。不過(guò)鑭原子序數(shù)只有57，而錒原子序數(shù)卻是89，原子量也相差甚遠(yuǎn)，這顯然是一個(gè)矛盾?？上麄儧](méi)有抓住這個(gè)矛盾深入研究下去，就急忙發(fā)表了結(jié)果，豈不知這正是核裂變產(chǎn)生結(jié)果，很快便被科學(xué)家所證實(shí)。對(duì)新生事物缺乏深入研究，再一次使小居里夫婦成功機(jī)會(huì)失之交臂。18/86誠(chéng)然，小居里夫婦不愧是一位偉大科學(xué)家，他們十分重視物理試驗(yàn)，精通試驗(yàn)技術(shù)，聰敏、好學(xué)。有過(guò)人毅力。小居里夫婦首先發(fā)覺(jué)了人工放射性現(xiàn)象，取得人工放射性同位素。為核物理學(xué)研究提供了更多放射性物質(zhì)。他們所以而取得1935年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)19/86實(shí)際上試驗(yàn)室傳統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)主要原因，是劍橋物理傳統(tǒng)和巴黎化學(xué)傳統(tǒng)促使中子和人工放射發(fā)覺(jué)發(fā)生在美國(guó)和法國(guó)。1933年，小居里夫婦與安德林和布萊克特等人一起觀察到了正電子——電子正確湮滅產(chǎn)生現(xiàn)象，深入確認(rèn)了正電子存在。1939年，小居里夫婦、費(fèi)米、匈牙利物理學(xué)家西拉德等人分別證實(shí)了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不但可能，而且速率極高，兩次反應(yīng)時(shí)間間隔只有五十萬(wàn)億分之一秒。這表明鈾裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一旦實(shí)現(xiàn)，極短時(shí)間內(nèi)將有巨大能量釋放出來(lái)。這一試驗(yàn)證實(shí)了人類從此進(jìn)行利用原子能新紀(jì)元。盡管小居里夫婦存在許多失誤，就其個(gè)人來(lái)說(shuō)是一個(gè)遺憾，但就整個(gè)物理學(xué)發(fā)展來(lái)說(shuō)起到了極大推進(jìn)作用。在近代核物理研究方面，小居里夫婦貢獻(xiàn)是空前，他們?cè)诤宋锢矸矫嫘掳l(fā)覺(jué)促進(jìn)了核物理危機(jī)處理，造成了核物理大革命。約里奧教授沒(méi)有回避自己疏忽和缺點(diǎn)，而由衷地欽佩自已競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。又把自己教訓(xùn)講給自己學(xué)生聽，這種高尚道德情操是多么令人欽佩呀！當(dāng)錢三強(qiáng)回國(guó)時(shí)，居里夫人伊倫娜教授語(yǔ)重心長(zhǎng)地說(shuō)：“我們倆（指與約里奧教授）經(jīng)常講，要為科學(xué)服務(wù)，科學(xué)要為人民服務(wù)。希望你把這兩句話帶回去吧！”女導(dǎo)師殷切囑托，成了錢三強(qiáng)一生座右銘。20/86原子核組成中子質(zhì)子統(tǒng)稱核子UHeH114223592XAZ（核）電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)3、原子核組成10－15m

元素符號(hào)21/86原子核組成各種原子核內(nèi)質(zhì)子個(gè)數(shù)（核電荷數(shù)）和核外電子個(gè)數(shù)都相同，它也等于該種元素在元素周期表中原子序數(shù)；原子核內(nèi)質(zhì)子和中子總數(shù)叫做核質(zhì)量數(shù)，它等于該元素原子量整數(shù)部分.在某種核反應(yīng)中，一個(gè)中子變成一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子——這就是原子核內(nèi)沒(méi)有電子，又會(huì)放出電子，產(chǎn)生β射線原因.22/86第二節(jié)放射性元素衰變23/86一、原子核衰變

原子核放出α粒子或β粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞烁淖兘凶鲈雍怂プ儲(chǔ)了プ儯悍懦靓亮Ｗ铀プ?，如β衰變：放出β粒子衰變，?/p>

1.定義：2.3.24/86原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．α衰變：

β衰變：

說(shuō)明：1.中間用單箭頭，不用等號(hào)2.是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒規(guī)律：衰變方程25/864.本質(zhì)：α衰變：原子核內(nèi)少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子β衰變：原子核內(nèi)一個(gè)中子變成質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子γ射線產(chǎn)生：γ射線是伴伴隨α射線和β射線產(chǎn)生電磁波（光子）（能量），沒(méi)有γ衰變。26/86二、半衰期(T)

意義：表示放射性元素衰變快慢物理量1.定義：放射性元素原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需時(shí)間2.公式：

27/8628/86注意：(1)半衰期長(zhǎng)短是由原子核內(nèi)部本身原因決定，與原子所處物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)

(2)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用．29/86考古學(xué)家確定古木年代方法是用放射性同位素作為“時(shí)鐘”，來(lái)測(cè)量漫長(zhǎng)時(shí)間，這叫做放射性同位素鑒年法．30/86第三節(jié)探測(cè)射線方法31/861、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為關(guān)鍵，過(guò)飽和汽會(huì)產(chǎn)生云霧，過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生氣泡2、使攝影底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光射線中粒子與其它物質(zhì)作用會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)象：32/86一、威爾遜云室：結(jié)構(gòu)：一個(gè)圓筒狀容器，低部能夠上下移動(dòng)，上蓋是透明，內(nèi)有潔凈空氣試驗(yàn)時(shí)，加入少許酒精，使酒精蒸汽到達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)。利用射線電離本事33/86a射線在云室中徑跡：直而粗原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本事大，沿涂產(chǎn)生粒子多?射線在云室中徑跡：比較細(xì)，而且經(jīng)常彎曲原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本事小，沿途產(chǎn)生離子少34/86二、氣泡室-----高能物理試驗(yàn)最風(fēng)靡探測(cè)設(shè)備

氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作液體35/86液體在特定溫度和壓力下進(jìn)行絕熱膨脹，因?yàn)樵谝欢〞r(shí)間間隔內(nèi)（比如50ms）處于過(guò)熱狀態(tài)，液體不會(huì)馬上沸騰，這時(shí)假如有高速帶電粒子經(jīng)過(guò)液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不停與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對(duì)，這些離子在復(fù)合時(shí)會(huì)引發(fā)局部發(fā)燒，從而以這些離子為關(guān)鍵形成胚胎氣泡，經(jīng)過(guò)很短時(shí)間后，胚胎氣泡逐步長(zhǎng)大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。假如這時(shí)對(duì)其進(jìn)行拍照，就能夠把一連串氣泡拍攝下來(lái)，從而得到統(tǒng)計(jì)有高能帶電粒子軌跡底片。攝影結(jié)束后，在液體沸騰之前，馬上壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個(gè)系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備作下一次探測(cè)。36/86氣泡室中帶電粒子徑跡氣泡室優(yōu)點(diǎn)：它空間和時(shí)間分辨率高；工作循環(huán)周期短，本底潔凈、徑跡清楚，可重復(fù)操作。但也有不足之處：那就是掃描和測(cè)量時(shí)間還嫌太長(zhǎng)；體積有限，而且甚為昂貴，37/86三、蓋革-米勒計(jì)數(shù)器一個(gè)能自動(dòng)把放射微粒計(jì)數(shù)出來(lái)儀器，利用了射線電離本事38/86第四節(jié)放射性應(yīng)用與防護(hù)39/86盧瑟福在試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)，往容器Ｃ中通入氮?dú)夂螅跓晒馄粒由铣霈F(xiàn)了閃光，這表明，有一個(gè)新能量比α粒子大粒子穿過(guò)鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子必定是在α粒子轟擊氮核而使該核發(fā)生改變時(shí)放出。這么，盧瑟福第一次經(jīng)過(guò)人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核大門。一、人工核反應(yīng)40/86與天然放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度輕易控制2、能夠制成各種需要形狀3、半衰期更短4、放射性廢料輕易處理二、人工放射性同位素41/86（1）利用它射線三、放射性同位素應(yīng)用A、因?yàn)棣蒙渚€貫通本事強(qiáng)，能夠用來(lái)γ射線檢驗(yàn)金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線穿透本事與物質(zhì)厚度密度關(guān)系，來(lái)檢驗(yàn)各種產(chǎn)品厚度和密封容器中液體高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上靜電D、利用射線照射植物，引發(fā)植物變異而培育良種，也能夠利用它殺菌、治病等42/86被不一樣劑量γ射線照射后馬鈴薯8個(gè)月后情況，左上方馬鈴薯沒(méi)經(jīng)過(guò)γ射線照射，右下方被γ射線照射劑量最大，左下方保留最好馬鈴薯被γ射線照射劑量適中。43/86“魯棉一號(hào)”就是山東省棉花研究所科技人員應(yīng)用放射性同位素鈷-60放出伽瑪射線處理棉花雜交后代育成．44/86（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.棉花在結(jié)桃、開花時(shí)候需要較多磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．不過(guò)，什么時(shí)候吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)分布情況等，用通常方法極難研究．假如用磷放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位放射性強(qiáng)度，上面問(wèn)題就很輕易處理．45/86人體甲狀腺工作需要碘．碘被吸收后會(huì)聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織放射強(qiáng)度，有利于診療甲狀腺器質(zhì)性和功效性疾病．46/86（3）放射性污染和防護(hù)原子彈爆炸、核電站泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時(shí)，假如放射性劑量過(guò)大，皮膚和肉就會(huì)潰爛不愈，造成病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過(guò)量放射性物質(zhì)，假如不注意也會(huì)對(duì)人體造成巨大危害。47/86核反應(yīng)堆外層厚厚水泥建筑48/86小結(jié)：1、核反應(yīng)基本上可分為兩大類：一是自然衰變（天然放射性衰變），二是人工衰變（人工轉(zhuǎn)變）（發(fā)覺(jué)質(zhì)子核反應(yīng)）（發(fā)覺(jué)中子核反應(yīng)）2、放射性同位素應(yīng)用49/86第五節(jié)核力與結(jié)合能50/86一、核力與四種基本作用萬(wàn)有引力電磁力核力弱力二、結(jié)合能原子核憑借核力結(jié)合，分開需要能量——結(jié)合能平均結(jié)合能（比結(jié)合能）51/86三、質(zhì)量虧損1、原子核質(zhì)量小于組成它核子質(zhì)量之和——質(zhì)量虧損52/862、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2ΔE=Δmc253/86第六節(jié)核裂變54/86一、重核裂變1、

中子轟擊鈾核，鈾核分裂成質(zhì)量相近兩部分，并釋放出能量，這種核反應(yīng)過(guò)程叫做核裂變2、

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)55/863、

核電站

核裂變能夠在人工控制下進(jìn)行

核反應(yīng)堆56/86

第七節(jié)核聚變

一、輕核聚變（熱核反應(yīng)）57/86第八節(jié)粒子和宇宙58/86比比誰(shuí)小

分子由______組成，不一樣原子組成_______分子，相同原子組成_______分子。原子是由位于中心_______和核外高速旋轉(zhuǎn)______組成。（電子帶___電，原子核帶___電）原子核是由_____和_____組成。（質(zhì)子帶___電，中子_______電）質(zhì)子和中子都是由_____組成。原子化合物單質(zhì)原子核電子負(fù)正質(zhì)子中子不帶夸克正59/86蓋爾曼（夸克）60/86道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質(zhì)子）查德威克（中子）蓋爾曼（夸克）發(fā)覺(jué)各種微?？茖W(xué)家61/86一、“基本粒子”不基本62/86

1995美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器試驗(yàn)室證實(shí)了頂夸克(TopQuark)存在63/86二、發(fā)覺(jué)新粒子64/86粒子分類分類自旋泡利不相容原理統(tǒng)計(jì)規(guī)律費(fèi)米子

(電子質(zhì)子中子各種重子)半整數(shù)1/2，3/2，…服從費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)分布玻色子

(光子

介子K介子、

介子)

整數(shù)0或1等不服從玻色—愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)分布1.按自旋分類2.共振態(tài)粒子—壽命極短（約10-23s）65/86萬(wàn)有引力電磁力弱相互作用強(qiáng)相互作用引力子＋光子＋＋輕子＋＋＋強(qiáng)子＋＋＋＋4.按相互作用分類(＋——參加)正、反粒子物理量絕對(duì)值都相同，但一些物理量(如電荷、磁矩等)符號(hào)相反。

引力子自旋應(yīng)為2、靜止質(zhì)量和電荷為零，以光速運(yùn)動(dòng)。

光子自旋為1，是玻色子3.正粒子、反粒子66/86分類正反粒子自旋電荷量e重子數(shù)B輕子數(shù)壽命10-6s輕子電子μ子τ子1/2-1+1-1+1-1+10000-1+1穩(wěn)定2.2<2.3中微子穩(wěn)定輕子（共12種）中微子系中性粒子，質(zhì)量為零，只參加弱相互作用。說(shuō)明67/86分類粒子名稱自旋介子

、、K介子等整數(shù)玻色子重子核子質(zhì)子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)費(fèi)密子超子ΩΣΛΞ超子及反粒子強(qiáng)子分類K介子和各種超子稱為奇異粒子。試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)以下現(xiàn)象

協(xié)同產(chǎn)生:一個(gè)超子總是和一個(gè)或幾個(gè)K介子同時(shí)產(chǎn)生。奇異粒子協(xié)同產(chǎn)生過(guò)程極快(約為10-23s),表明是在強(qiáng)相互作用下進(jìn)行；而衰變過(guò)程很慢(壽命約為10-8～

10-10s)，表明是在弱相互作用下進(jìn)行。68/86強(qiáng)子結(jié)構(gòu)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

t69/86三、夸克模型70/86比如質(zhì)子奇異粒子π+介子夸克質(zhì)量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+171/861.質(zhì)子

(uud)電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋同位旋夸克質(zhì)量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+172/862.奇異粒子（uus）電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋夸克質(zhì)量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+173/86夸克質(zhì)量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/203.π+介子重子數(shù)電荷奇異數(shù)自旋同位旋分量74/86類別相對(duì)強(qiáng)度力程(m)作用時(shí)間(s)參加離子強(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1.四種基本相互作用性質(zhì)75/86相互作用是經(jīng)過(guò)交換一定粒子實(shí)現(xiàn)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

引力子還未被試驗(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個(gè)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)。76/861983年，魯比亞試驗(yàn)組在高能質(zhì)子—反質(zhì)子對(duì)撞試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)了W+、W-和Z0粒子。為60年代提出弱電統(tǒng)一理論提供了試驗(yàn)上支持。歐洲核子中心高能質(zhì)子同時(shí)加速器上UAI探測(cè)器77/86四、宇宙演化78/86宇宙——從何而來(lái)？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)限宇宙各處同時(shí)產(chǎn)生時(shí)間零點(diǎn)79/86早在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個(gè)含有里程碑意義發(fā)覺(jué)，即不論你往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。換言之，宇宙正在不停膨脹。這意味著，在早先星體相互之間愈加靠近。實(shí)際上，似乎在大約100億至200億年之前某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃發(fā)覺(jué)暗示存在