高中物理人教课标版 粒子和宇宙部优课件

1、第8节 粒子与宇宙人教版物理选修3-5第十九章河南师范大学附中 周睿2003年，美国国家航空航天局宣布，威尔金森微波各向异性探测器的观测数据发现了暗物质存在的直接证据，并估算出宇宙由73%的暗能量，23%的暗物质和4%我们已知的物质组成。2003年，NASA宣布测算到宇宙=73%的暗能量+23%的暗物质+4%已为我们所知的物质粒子的发现过程11803年道尔顿（英）提出现代原子论231897年汤姆逊（英）发现电子1932年查德威克（英）发现中子4561932年安德森（美）发现正电子1910年卢瑟福（英）提出原子核式结构1914年卢瑟福（英）发现质子71935年汤川秀树（日）提出交换粒子的概念19

2、47年鲍威尔（英)发现介子81955年西格雷和张伯伦（美）发现反质子91956年美国加尼福尼亚大学发现反中子101962年雷恩斯-考温实验证实中微子111964年盖尔曼（美）提出夸克模型.when、who、what、how粒子发现途径粒子撞击实验观察宇宙射线发射探测卫星建立地表观测站粒子撞击目标靶大型强子对撞机实验观测理论分析“撒网捕鱼”“敲骨吸髓”西藏羊八井宇宙射线探测器阵列物质与反物质1928年英国物理学家狄拉克预言自然界存在反物质反物质和正物质具有相同的质量，相反的电荷随后20多年的时间里，人们不断发现了正电子、反质子、反中子等粒子电子 -1e质子 +1e中子 0正电子 +1e反质子 -

3、1e反中子 0正物质反物质标准模型 Standard Model（SM）61种第一代第二代第三代费米子 夸克 Quark 623=36 上夸克 u粲夸克 c顶夸克 t下夸克 d奇夸克 s底夸克 b反上夸克 反奇夸克反顶夸克 反下夸克 反粲夸克 反底夸克 轻子 Lepton 322=12 电子 子 子 电子中微子 子中微子 子中微子 正电子 反子 反子 反电子中微子 反子中微子 反子中微子 玻色子 规范玻色子 12 Gauge Boson光子 1（参与电磁作用）胶子 8（参与强相互作用）中间玻色子 3（W+、W-、Z） （参与弱相互作用） 希格斯玻色子 1 Higgs Boson(使物质有质量)

4、 2013年被实验证实 引力子 Graviton 1 种（参与引力作用）目前还未证实根据作用力的不同，粒子分为强子、轻子和媒介子三大类。强子： 参与强相互作用，如质子、中子、介子等，由夸克构成，轻子： 不参与强相互作用，如电子、子、子等，不可再分， 轻子的质量不一定小于强子；媒介子：传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子。粒子与物质构成 强子 夸克轻子 电子、子、子、中微子媒介子原子 分子 胶子光子质子中子中间玻色子 重子介子强相互作用弱相互作用电磁作用强子 夸克轻子 电子、子、子、中微子媒介子原子 分子 胶子光子中间玻色子 重子 介子质子 中子强相互作用弱相互作用电磁作用第一代第二

5、代第三代 夸克 Quark上夸克 u （up） +2/3e 0.003Gev/c2 粲(cn)夸克 c（charm）+2/3e 1.3Gev/c2 顶夸克 t （top）+2/3e 175Gev/c2 下夸克 d （down）-1/3e 0.006Gev/c2 奇夸克 s （strange）-1/3e 0.1Gev/c2 底夸克 b（bottom）-1/3e 4.3Gev/c2 反上夸克 -2/3e 0.003Gev/c2 反粲夸克-2/3e 1.3Gev/c2 反顶夸克-2/3e 175Gev/c2 反下夸克 +1/3e 0.006Gev/c2 反奇夸克+1/3e 0.1Gev/c2 反底夸

6、克 +1/3e 4.3Gev/c2 介子 由夸克-反夸克（2个）构成介子都不能稳定存在重子由三个夸克组成如质子、中子等夸克小结：夸克带2/3或1/3电荷夸克不能单独存在，而是以3个、2个等组合形式出现夸克有六种，每种都有反粒子质子、中子是3夸克结构，介子是2夸克结构粒子和反粒子的夸克结构相反夸克之父默里盖尔曼（1929.9.152019.5.24）时间温度宇宙演化过程 10-44s1032 K 10-6s1013 K强子时代102s 1011 K轻子时代 109 K核合成时代1万年后104 K 10万年后3000 K4亿年第一批恒星形成46亿年太阳系形成138亿年2.7K今天电子、质子组合成氢

7、原子电子、质子、氦核构成混合电离气体中子和质子结合成氘核，生成氦核、氚核等轻核自由光子、中微子、电子等轻子大量出现夸克构成质子和中子等强子产生夸克、轻子、胶子等粒子大爆炸理论的建立基于了两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。宇宙学原理指在大尺度上宇宙是均匀、各向同性的。观测证据：1、从星系红移观测到的哈勃膨胀；2、对宇宙微波背景辐射的精细测量；3、宇宙间轻元素的丰度；4、大尺度结构和星系演化。大爆炸理论（BigBang）是天体物理学关于宇宙起源的理论。根据大爆炸理论，宇宙是在大约138亿年前由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的。大爆炸理论超巨星红巨星稳定期衰老期氦核聚变碳核聚变.1-

8、8M日10-20M日20M日恒星演化过程宇宙尘埃星云团引力作用氢核聚变恒星向外的压力与向内的引力平衡引力减小,内核收缩,外壳膨胀白矮星中子星黑洞宇宙尘埃星云团恒星超巨星红巨星白矮星引力作用氢核聚变向外的压力与向内的引力平衡引力减小内核收缩外壳膨胀稳定期衰老期氦核聚变碳核聚变.中子星黑洞1-8M日10-20M日20M日恒星演化过程拓展阅读材料时间的起点 /v_19rqz1i91c.html宇宙大爆炸 /v_19rrkmiqz8.html太阳系的形成 /w_19rt3ouw19.html恒星的一生 /v_19rrl9zffw.html?vfm=f_191_360y宇宙学科普网站 /u/2350071678【纪录片】浩瀚宇宙/video/av6392012/?p=1赵忠尧(1902-1998)第一个发现正电子的人，比安德逊早两年。王淦昌(1907-1998)探测中微子的理论，发现超子的反粒子，研究宇宙线中介子衰变杨振宁（1922-）提出基本粒子第一个复合模型，宇称不守恒理论，1955年获诺贝尔奖李政道（1926