高中物理实用辞典 基本粒子

用心 爱心 专心 高中物理实用辞典高中物理实用辞典 基本粒子基本粒子 基本粒子基本粒子 泛指比原子核还要小的物质单元 包括电子 中子 质子 光 子以及在宇宙射线和高能原子核实验中发现的一系列粒子 现今已发现的基本粒 子有 30 余种 连同它们的共振态共有 300 余种 每一个基本粒子都有确定的质 量 电荷 自旋 平均寿命等 它们中的多数是不稳定的 在经历一定的平均寿 命后转化为别种基本粒子 基本粒子有的是中性 有的带正电或负电 电量大小 与电子相同 它们的质量大小有很大差别 按照基本粒子之间的相互作用 可以 把它们分为三类 1 强子 质子和中子之间的作用力 是一种比电磁作用大 很多的相互作用 叫做强相互作用 凡是参与强相互作用的粒子 都叫做强子 强子包括重子和介子两类 2 轻子 轻子都不参与强相互作用 介子 电 子 中微子和 e 中微子都属于轻子 3 光子 光子只有一种光子 即人们 常说的光量子 许多基本粒子都有对应的反粒子 一对正反粒子相遇时 会同时 消失而转化为别种粒子 这种现象叫做湮灭 湮没 强子强子 参与强相互作用的基本粒子 包括介子和重子两大类 核力是一种 强相互作用 通常认为是由于 介子在核子 质子和中子 间交换而引起 介子和核子都是强子 强子结构的夸克模型认为 强子 照夸克模型 介子是由一个夸克和一个反夸克组成的 重子是由三个夸克组 成的 反重子是由三个夸克组成的 夸克又可叫做层子 轻子轻子 包括电子 子和中微子三种 它们的共同特点是 自旋 相互作用 以此区别于重子 子 如电子 质子 子及由奇数个核子构成的原子核等 都是费密子 因 意大利物理学家费密而得名 用心 爱心 专心 观粒子 如光子 介子 粒子及由偶数个核子构成的原子核等 因印 度物理学家玻色而得名 介子介子 基本粒子的一类 包括 分子 K 介子 介子 介子 0 1 2 倍 即都是玻色子 介子都不能稳定存在 经历一定平均寿命 后即转变为别种基本粒子 有的介子是荷电的 也有中性的 例如 介子有三 种 和 质量为电子的 273 3 倍 电荷相反 互为正 反粒子 而 是 中性的 质量为电子的 264 3 倍 其反粒子就是它身自 荷电 K 介子 K 和 K 互 为正 反粒子 质量为 966 7me 中性 K 介 时称为标介子 介子的自旋为 1 有时称为矢介子 日本物理学 家汤川秀树最早 1935 年 通过核力的研究预言介子的存在 并推测它的质量介 于电子与质子之间 后来在宇宙线中先后发现了 和 介子 介子的质量为 电子的 206 6 倍 现在被正式命名为 子 不归入介子而归入轻子一类 而 介子才是核力的媒介 近几年在高能加速器中使粒子相互碰撞 新的介子 共振 态 续有发现 超子超子 质量超过核子 中子 质子 的各种重子 超子包括三种 密子 这三种超子为 1 lambda 粒子 只有一种 不带电 其质量约相当于 1 115 4MeV 2 sigma 粒子 共有三种 并且还有与其相当的反粒子 带正电 质量约相当于 1 189 4MeV 不带电 其质量约相当于 1 192 3MeV 带负电 其质量 约相当于 1 197 2MeV 3 ksi 粒子 共有两种 和 还有其 相当的反粒子 不带电 其质量约相当于 1 314MeV 带负电 其质量 约相当于 1 321MeV 超子都不能稳定存在 经过一定的平均寿命后 即衰变为 其他基本粒子 其中 1 粒子的半衰期约为 2 6 10 10秒 其主要衰变 方式为 用心 爱心 专心 P n 2 粒子的半衰期约为 0 79 10 10秒 其主要衰变方式为 P n 3 粒子的半衰期约为 1 58 10 10 秒 其主要衰变方式为 n 4 粒子的半衰期很短 约为 10 14秒 很显然 的衰变主要是一个 电磁交互作用的反应 因此在衰变中有光子被放出来 其反应方式为 5 粒子的半衰期约为 3 10 10秒 其主要衰变方式为 6 粒子的半衰期约为 1 75 10 10秒 其主要衰变方式为 粒子也称为递次粒子 因为其主要的衰变方式是先衰变为 粒子 然 后 粒子再衰变为质子和介子 湮灭湮灭 当一种基本粒子和它的反粒子相遇时 两个粒子一起消失而转化为 他种基本粒子的现象 例如电子和正电子相遇而转化为两个光子 高能物理高能物理 即 高能粒子物理 研究具有很高能量 一般在 1GeV 以上 1GeV 109eV 的基本粒子的性质 以及它们之间的相互作用和转化规律 这对物 质结构的认识具有重要意义 高能加速器是高能物理研究的基本设备之一 目前 最大的加速器能把质子加速到具有几百 GeV 千兆电子伏 的能量 另外宇宙射 线中也含有高能粒子 这一部分的研究也属于高能物理范畴 宇宙射线宇宙射线 简称 宇宙线 来自宇宙空间的高能粒子流 宇宙射线分为 两类 一是原宇宙线 是来自地球以外的高能带电粒子 其中约有 91 5 是质子 7 8 是氦核 粒子 其余是碳 C 氮 N 氧 O 及铁 Fe 等重原 子核 能量极高 可达 1020电子伏特以上 二是次级宇宙射线 由于宇宙射线进 入大气层后 和空气中原子核发生碰撞 引起核的分裂并产生一系列其他粒子 通过这些粒子与周围物质的相互作用及自身的转变 形成次级宇宙射线 其成分 中有一半以上是 子 这部分射线穿透本领很大 能透入深水和地下 称 硬 用心 爱心 专心 性部分 另一部分主要是电子和光子 穿透本领较小 称 软性部