第五章　5　“基本”粒子

5“基本”粒子［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1.了解粒子的發(fā)現(xiàn)史。2.知道粒子的分類及特點(diǎn)(重點(diǎn))。3.了解夸克模型。一、發(fā)現(xiàn)新粒子1.“基本”粒子(1)人們認(rèn)為光子、電子、和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子，把它們叫作“基本粒子”。

(2)隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)很多新粒子不能看作由質(zhì)子、、電子組成，并發(fā)現(xiàn)、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

2.發(fā)現(xiàn)新粒子(1)1932年發(fā)現(xiàn)了，1937年發(fā)現(xiàn)了μ子，1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子，后來發(fā)現(xiàn)了超子等。

(2)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，存在著這樣一類粒子，它們的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子相同，而電荷等其他性質(zhì)相反，這些粒子叫作。

例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，但電荷的符號相反，則反氫原子是()A.由1個帶正電荷的質(zhì)子和1個帶負(fù)荷的電子構(gòu)成B.由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成C.由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D.由1個不帶電荷的中子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成例2人們在對宇宙射線的研究中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子，K介子和π介子都是科學(xué)家在1947年發(fā)現(xiàn)的。K-介子的衰變方程為K-→π0+π-，其中K-介子和π-介子帶負(fù)電，電荷量等于元電荷的電荷量，π0介子不帶電。如圖所示，一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圖中的圓弧虛線，K-介子衰變后，π0介子和π-介子的軌跡可能是()二、粒子的分類1.強(qiáng)子：是(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用的粒子。和都是強(qiáng)子。

2.輕子：(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用。、電子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已發(fā)現(xiàn)的輕子。

3.規(guī)范玻色子：是各種相互作用的粒子，如、中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子。

4.希格斯玻色子：是希格斯場的量子激發(fā)。例3(多選)關(guān)于粒子，下列說法正確的是()A.質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子B.質(zhì)子、中子本身也是復(fù)合粒子，它們具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C.質(zhì)子是帶電的強(qiáng)子D.光子是希格斯玻色子三、夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型1.夸克、夸克模型：1964年，美國科學(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。

2.夸克的種類：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)。3.意義：電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分?jǐn)?shù)電荷。4.粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是一整套關(guān)于的理論。其中，、、和是組成物質(zhì)的幾類最基本的粒子。

例4(多選)已知π+介子、π-介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克u或反夸克d)組成的，它們的帶電荷量如表所示，表中e為元電荷。粒子π+π-udud帶電荷量+e-e+2-e-2+e下列說法正確的是()A.π+由u和d組成B.π+由d和u組成C.π-由u和d組成D.π-由d和u組成例5(多選)(2023·武威市高二月考)質(zhì)子和中子屬于強(qiáng)子，強(qiáng)子是由更基本的粒子——夸克組成。根據(jù)夸克模型，夸克有6種，它們是上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克。它們的帶電荷量分別為-e3或+23e，電荷量e為元電荷。已知一個質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成，一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成。則下列說法正確的是()A.上夸克的電荷量為+2B.下夸克的電荷量為-eC.上夸克的電荷量為-eD.下夸克的電荷量為+2答案精析一、1.(1)質(zhì)子(2)中子質(zhì)子2.(1)正電子(2)反粒子例1B［反氫原子由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成。故選B。］例2A［π0介子不帶電，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，π-介子帶負(fù)電，在磁場中洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，再根據(jù)動量守恒定律判定知A正確。］二、1.參與質(zhì)子中子2.不參與電子3.傳遞光子例3BC［質(zhì)子和中子是由不同的夸克組成的，它們不是最基本的粒子，故A錯誤，B正確；不同的夸克組成的強(qiáng)子，有的帶電，有的不帶電，質(zhì)子是帶正電的強(qiáng)子，故C正確；光子是規(guī)范玻色子，故D錯誤。］三、1.夸克4.粒子夸克輕子規(guī)范玻色子希格斯玻色子例4AD［因π+介子帶有+e的電荷量，且是由一個夸克和一個反夸克組成的，則夸克u帶+23e和反夸克d帶+13e合成電荷量為+e，那么π+介子是由夸克u和反夸克d組成的；同理，π-介