人教版高中物理 一等奖

19.8粒子和宇宙——高中物理新课标教材选修3-5第十九章第八节比比谁小分子由______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。发现各种微粒的科学家“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开再分的最小微粒。后来发现了电子、质子和中子。并且知道原子核和的电子组成了原子，质子和中子组成了原子核。于是许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并把它们叫做“基本粒子”。

然而，随着科学的进一步发展，科学家们认识到这些粒子并不“基本”。这是因为，一方面，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的；另一方面，科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以，从20世纪后半期起，就将“基本”去掉，统称为粒子。发现新粒子从20世纪30年代以来，人们在对宇宙线的研究中发现了一些新粒子。1932年发现了正电子，1937年发现了ｕ子，1947年发现了K介子和π介子。后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做超子。1932年发明的加速器，能使带电粒子加速到很高能量。人们用它进行了许多核物理实验而不再依赖天然的宇宙射线，于是发现了更多的粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫做反粒子。例如：电子的反粒子是正电子，它的电荷量与电子相同，但带的是正电荷；质子的反粒子是反质子，它的电荷量与质子相同，但带的是负电荷。现在已经发现的粒子达400多种。按照粒子与各种相互作用的不同关系，可以将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子。强子：强子是参与强相互作用的粒子。质子是最早发现的强子。强子又分为介子和重子两类。轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。最早发现的轻子是电子。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。光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递热相互作用，胶子传递强相互作用。夸克模型许多事实表明，强子是有内部结构的。1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。夸克模型经过几十年的发展，已经被许多物理学家接受。夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷分别为元电荷的+2/3或-1/3。每种夸克都有对应的反夸克。到目前为止，人们已经从实验中发现了所有6种夸克及其反夸克存在的证据。宇宙的演化物理学中有一个非常有趣的现象：研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。正如诺贝尔物理学奖获得者格拉肖所说：“隐藏在原子内心的，是宇宙结构的秘密。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大爆炸宇宙论早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。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。从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：大爆炸开始时150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。大爆炸后10-43秒宇宙从量子背景出现。大爆炸后10-35秒同一场分解为强力、电弱力和引力。大爆炸后10-5秒10万亿度，质子和中子形成。大爆炸后0.01秒1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。大爆炸后0.1秒后300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。大爆炸后1秒后100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。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。恒星的演化根据大爆炸宇宙学，大爆炸10万年后，温度下降到3000K左右，出现了由中性原子构成的尘埃。某些尘埃见的距离相对近些由于万有引力的作用形成了更密集的尘埃。尘埃像滚雪球一样越滚越大，形成了气体状态的星云团。星云团的进一步凝聚使得引力势能转变为内能，温度升高。温度上升到一定到程度就开始发光。于是，恒星诞生了。粒子物理和宇宙学殊途同归例题：1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（） A．质子由1个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和