粒子和宇宙32814

第十九章原子核 第八节粒子和宇宙 比比谁小 分子由 构成 不同原子构成 分子 相同原子构成 分子 原子是由位于中心的 和核外高速旋转的 构成的 电子带 电 原子核带 电 原子核是由 和 构成的 质子带 电 中子 电 质子和中子都是由 组成的 原子 化合物 单质 原子核 电子 负 正 质子 中子 不带 夸克 正 盖尔曼 夸克 道尔顿 原子 汤姆逊 电子 卢瑟福 质子 查德威克 中子 盖尔曼 夸克 发现各种微粒的科学家 一 基本粒子 不基本 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克 TopQuark 的存在 上海同步辐射光源 二 发现新的粒子 粒子的分类 1 按自旋分类 2 共振态粒子 寿命极短 约10 23s 4 按相互作用分类 参与 正 反粒子物理量的绝对值都相同 但某些物理量 如电荷 磁矩等 的符号相反 引力子自旋应为2 静止质量和电荷为零 以光速运动 光子自旋为1 是玻色子 3 正粒子 反粒子 轻子 共12种 中微子系中性粒子 质量为零 只参与弱相互作用 说明 强子分类 K介子和各种超子称为奇异粒子 试验中发现以下现象 协同产生 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生 奇异粒子协同产生的过程极快 约为10 23s 表明是在强相互作用下进行的 而衰变过程很慢 寿命约为10 8 10 10s 表明是在弱相互作用下进行的 强子结构的夸克模型 强子结构夸克模型 1964年 介子 夸克和反夸克组成 重子 三个夸克组成 粲夸克c底夸克b顶夸克t 三 夸克模型 1 质子 uud 电荷 重子数 奇异数 自旋 同位旋 2 奇异粒子 uus 电荷 重子数 奇异数 自旋 3 介子 重子数 电荷 奇异数 自旋 同位旋分量 四种基本相互作用 1 四种基本相互作用的性质 相互作用是通过交换一定粒子实现的 引力子尚未被实验证实 弱电统一理论 电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用 大统一理论试图将强 电 弱三种相互作用统一起来 1983年 鲁比亚实验组在高能质子 反质子对撞试验中发现了W W 和Z0粒子 为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持 欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI探测器 四 宇宙的演化 宇宙 从何而来 大爆炸理论 TheBigBangTheory 宇宙从一个 奇点 爆炸产生 大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生时间的零点 根据大爆炸宇宙论 甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体 温度极高 密度极大 且以很大的速率膨胀着 这些气体在热平衡下有均匀的温度 这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志 因而称宇宙温度 气体的绝热膨胀将使温度降低 使得原子核 原子乃至恒星系统得以相继出现 大爆炸宇宙论 大爆炸后13 8秒后30亿度 氘 氦类稳定原子核 化学元素 形成 大爆炸后35分钟后3亿度 核过程停止 尚不能形成中性原子 大爆炸后30万年后3000度 化学结合作用使中性原子形成 宇宙主要成分为气态物质 并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块 直至恒星和恒星系统 五 恒星的演化 粒子物理和宇宙学殊途同归 17 2004天津 中子内有一个电荷量为 2e 3的上夸克和两个电荷量为的 1e 3下夸克 一