粒子物理简介

粒子物理简介万有引力电磁力弱相互作用强相互作用引力子＋光子＋＋轻子＋＋＋强子＋＋＋＋4、按相互作用分类正、反粒子物理量得绝对值都相同,但某些物理量(如电荷、磁矩等)得符号相反。(＋——参与)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,就是玻色子3、正粒子、反粒子分类正反粒子自旋电荷量e重子数B轻子数寿命10-6s轻子电子μ子τ子1/2-1

+1-1

+1-1

+10000-1

+1稳定2、2<2、3中微子稳定轻子(共12种)中微子系中性粒子,质量为零,只参与弱相互作用。说明中微子得自旋方向(按右螺旋法则)与运动方向相反;反中微子得自旋方向与运动方向一致。分类粒子名称自旋介子、、K介子等整数玻色子重子核子质子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)费密子超子ΩΣΛΞ超子及反粒子强子分类v

v

K介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象类别相对强度力程(m)作用时间(s)参与离子强作用1<10-1510-23强子电磁作用~10-2长程10-20~

10-16强子轻子光子弱作用~10-13<10-17~10-8强子轻子引力作用~10-39长程一切物质二、四种基本相互作用

协同产生:一个超子总就是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生得过程极快(约为10-23s),表明就是在强相互作用下进行得;而衰变过程很慢(寿命约为10-8～

10-10s),表明就是在弱相互作用下进行得。1、四种基本相互作用得性质2、相互作用就是通过交换一定粒子实现得作用类型引力作用电磁作用弱作用强作用交换粒子引力子光子胶子(W+、W–Z0粒子)玻色子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就是一种相互作用。在相互作用过程中,如果交换得就是W+、W–和Z0

粒子,就就是弱相互作用过程;如果交换得就是光子,就就是电磁相互作用过程。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年代提出得弱电统一理论提供了实验上得支持。欧洲核子中心高能质子同步加速器上得UAI探测器守恒量相互作用能量动量角动量电荷

轻子数e轻子数重子数同位旋同位旋分量奇异数宇称强相互作用+++++++++++弱相互作用+++++++----电磁相互作用+++++++-+++一、基本相互作用和守恒定律§18、2

守恒定律注:“-”表示不守恒;“+”表示守恒左手右手二、宇称守恒定律镜物像物和其镜面反演象不同,所以不具有镜面反演对称性。镜面反演任意物理过程A过程BA、B

过程遵守得规律相同都可以实现宇称守恒定律大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点粒子都有特定得宇称,称为“内禀宇称”,简称宇称P

P=1(偶宇称)P=-1(奇宇称)实验表明,在光得发射、吸收过程中,以及在原子核反应和衰变等过程中,系统整体得宇称奇偶性保持变

——宇称守恒定律李政道杨振宁

在强相互作用和电磁相互作用下宇称守恒定律得正确性就是有充分实验根据得,但在弱相互作用下宇称就是否守恒当时并没有充分得实验证据。针对、之迷提出弱相互作用过程中宇称不守恒。8个重子(自旋1/2宇称“+”)§18、3

粒子分类得八重法

6个重子形成正6边形得6个顶点,另2个在中心。1961年提出八重法,对强子分类排列。将具有相同自旋s、相同宇称P

得强子结成一“族”,每族按电荷、奇异数或超荷排列成八重态图、十重态图等——粒子物理中得周期表水平轴~奇异数斜轴

~电荷数在粒子多重态图(自旋为3/2、宇称为“+”)中,有一空位,对应于后来发现得Ω-超子。水平轴~奇异数斜轴

~电荷数9个介子(自旋0宇称“-”)6个形成正6边形,另3个处于中心。元素周期表表明原子就是有内部结构得、原子就是由更基本得粒子组成得。强子成功得分成族,表明强子就是有内部结构得,强子就是由更基本得粒子组成得。说明下夸克d

上夸克u

奇夸克

s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)轻子是“基本粒子”没有任何实验结果显示轻子有内部结构粲夸克c

底夸克b

顶夸克

t

§18、4

强子结构得夸克模型夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋分量奇异数超荷粲数底数顶数d下夸克0、008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0、0042/31/20+1/3000s奇夸克0、15-1/300-1-2/3000c粲夸克1、52/30+1/3+100b底夸克4、7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+1例如质子奇异粒子π+介子夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋分量奇异数超荷粲数底数顶数d下夸克0、008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0、0042/31/20+1/3000s奇夸克0、15-1/30