高中物理 第8节 粒子和宇宙课件 新人教版选修35.ppt

第十九章原子核第8节粒子和宇宙 栏目链接 粒子和反粒子在20世纪初 人们认为所有的物质似乎都是由3种基本粒子构成的 即由质子 中子和电子组成 一直到1932年 人们在宇宙射线中观察到一种新的粒子 正电子 才打开了一扇通往新世界的窗口 这种新发现的粒子同自然界中已被认识的粒子 电子 具有相等的质量和电荷量 但又具有完全的对称对立性 当一对正 负电子相遇时 它们会同时湮灭而释放出能量 光子 这时便有科学家提出这样的设想 在宇宙中可能还存在一种与我们现在所 栏目链接 处世界的物质相反的 反物质 也就是说 既然存在有负电子的反物质 正电子 也就可能存在质子的反物质 反质子 中子的反物质 反中子 原子的反物质 反原子等 从那时起 就不断有科学家证实 物质的每种粒子 电子 质子和中子 都有其相对应的反粒子 因此 反物质 我们所处世界物质的 镜像 物质的存在 就被越来越多的人所相信 现在也就有更多的科学家在寻找反物质 甚至想寻找一个由反物质构成的与我们的宇宙对称的反宇宙 栏目链接 由于一个粒子和其反粒子相遇时会发生湮灭 而产生能量和其他粒子 因此如何捕捉反粒子是一个难题 栏目链接 栏目链接 1 基本粒子 不基本 直到19世纪末 人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒 后来发现了电子 和 又认为它们是组成物质的基本粒子 现在已发现粒子有400余种 有些也具有复杂的 栏目链接 质子 中子 内部结构 2 发现新粒子 1 新粒子 20世纪30年代人们对 的研究发现一些新粒子 人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子 1932年发现了 1937年发现了 1947年发现了 和 介子及以后的超子 反粒子等 2 粒子分类 按照粒子与各相互作用关系 可以将粒子分为 和强子三大类 强子是参与 的粒子 强子又分为介子和重子两类 栏目链接 宇宙射线 正电子 子 k介子 媒介子 轻子 强相互作用 轻子共发现6种 分别是电子 电子中微子 子中微子 子 子中微子 媒介子是传递 的粒子 如光子 中间玻色子 胶子等 3 夸克模型 许多事实表明 强子是有内部结构的 组成强子的内部成分叫 夸克有6种 它们是上夸克 下夸克 奇异夸克 粲夸克 和 它们带的电荷分别为元电荷的 或 每种夸克都有对应的反夸克 栏目链接 子 各种相互作用 夸克 底夸克 顶夸克 4 宇宙的演化 研究微观世界的粒子物理 量子理论 与研究 的理论是相互沟通 相互支撑的 从大爆炸开始的不同时间里 对应的温度不同 组成宇宙的物质不相同 5 恒星的演化 当温度降到 时 中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下 尘埃收缩凝集 引力势能转化为内能 温度升高 开始发光形成了恒星 当恒星核能耗尽时 进入末期 恒星的末期形态主要有 白矮星 中子星或 栏目链接 宇宙 3000k 黑洞 栏目链接 1 基本粒子 不基本 栏目链接 1 基本粒子 不基本 1 19世纪末 许多人认为光子 电子 质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子 2 从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子 它们不是由质子 中子 电子组成的 3 科学家进一步发现质子 中子 电子等本身也是复合粒子 且还有着复杂的结构 栏目链接 4 研究粒子的主要工具 粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具 2 粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的关系 可以将粒子分为三大类 强子 轻子和媒介子 1 强子 强子是参与强相互作用的粒子 如质子是最早发现的强子 强子又分为介子和重子两类 栏目链接 2 轻子 轻子是不参与强相互作用的粒子 如电子 中微子 子 子等 3 媒介子 媒介子是传递各种相互作用的粒子 如光子 中间玻色子 胶子 3 反粒子 反物质 实验发现 许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子 叫反粒子 例如电子和正电子 质子和反质子等 由反粒子构成的物质叫反物质 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 1 宇宙的演化 20世纪40年代 在大量天文学家观测的基础上 物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说 它的主要观点是 宇宙是由一个超高温 超高密度的 原始火球 发生大爆炸而开始的 然后经历了从热到冷的演化 在这个时期里 宇宙不断地膨胀 也称暴胀 宇宙物质从密到稀 当温度下降到几千摄氏度时 宇宙间主要是气态物质 后来气体逐渐凝聚成气云 并且进一步收缩形成各 栏目链接 2宇宙与恒星的演化 栏目链接 种各样的恒星体系 成为我们今天看到的宇宙天体 2 恒星的演化 密度很低的星际物质逐渐形成星云 大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星 原恒星继续收缩 温度不断升高 发生热核反应 当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时 恒星不再收缩 进入相对稳定阶段 栏目链接 当核能源供应不足时 恒星的稳定状态遭到破坏 引力作用又开始大于斥力 星体又开始收缩 温度升高 发光能力增强 光度增加 外部膨胀 表面积增大 但表面温度降低 看上去呈红色 这时恒星便演化为红巨星或新星 当恒星核能耗尽时 就进入末期 恒星的末期形态主要有三种 白矮星 中子星或黑洞 栏目链接 例2现在科学家们正在设法探寻 反物质 所谓 反物质 是由 反粒子 构成的 反粒子 与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量 但电荷符号相反 据此 若有反 粒子 它的质量数和电荷数分别为 a 4 2b 4 2c 4 2d 4 2 栏目链接 分析 粒子的电荷数为2 质量数为4 抓住 反粒子 与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量 但电荷的符号相反 得出反 粒子的电荷数和质量数 解析 因 反粒子 与其对应的正粒子具有相同的质量 相同的电荷