高二物理粒子和宇宙

底 数
顶 数
d 下夸克
0.00 8
-1/3
u 上夸克
0.00 4
2/3
-1/2 0 +1/3 0 0 0 1/2
1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇夸克 0.15 -1/3 1/2 1/3
-1 -2/3 0 0 0
c 粲夸克 1.5 2/3 b 底夸克 4.7 -1/3
00
0 +1/3 +1 0 0 0 +1/3 0 +1 0
t 顶夸克 174 2/3
0 +1/3 0 0 +1
d 3.π+ 介子
(u d )
1/3
1/2
1/3
1/2
电荷 Q 2 e 1e e 33
重子数 B 1 1 0 33
0
奇异数 Байду номын сангаас 0 自旋 J 1/ 2
同位旋分量 Iz 1
四种基本相互作用 1. 四种基本相互作用的性质
交换粒子 引力子
光子
玻色子 (W+ 、W–
Z0 粒子)
强作用 胶子
• 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。
欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器
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。
t 顶夸克 174 2/3
0 +1/3 0 0 +1
2. 奇异粒子 电荷 Q 2 e 2 e 1e e
（uus）
333
重子数 B 1 1 1 1
333
奇异数S 1 自旋 J 1/ 2
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
类别 相对强度 力程(m) 作用时间(s) 参与离子
强作用
1
< 10-15
10-23
强子
电磁作 用
~10-2
长程
10-20 ~ 10- 强子 轻子 光
16
子
弱作用
引力作 用
~10-13 < 10-17 ~10-39 长程
~ 10-8
强子 轻子 一切物质
相互作用是通过交换一定粒子实现的
作用类型 引力作用 电磁作用 弱作用
（ 夸 克 ）
盖 尔 曼
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(Top Quark)的存在
二、发现新的粒子
粒子的分类
1. 按自旋分类
分类
自旋
费米子
半整数
(电子 质子 中 子 各种重子)
1/2，3/2，…
玻色子 ( 光子 介子 K介子、介子 )
整数 0或1等
社会的必要性； • （2）培养学生的科学探索精神。
• 教学重点：了解构成物质的粒子和宇宙演化过程 • 教学难点：各种微观粒子模型的理解 • 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 • 教学用具： • （1）Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等； • （2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、
石器时代 http://www.shiqi.co/ 石器时代
非洲石器时代文化可分为两大体系。北非，即环地中海沿岸的部分，在文化上与欧洲和西亚有比较密切的关系，因而可以使用欧洲和西亚的分 期法。在撒哈拉以南的东非、西非和南非地区，发展情况与欧洲有所不同，因此使用了一套单独的分期体系：早期石器时代，从最早的石器出 现到大约10万年前；中期石器时代，从大约10万年前到1.5万年前；晚期石器时代，从大约1.5万年前到铁器时代的开始(大多数地区发生在 2000年前）。关于晚期石器时代开始的时间，还存在着不同的看法。
课件（基于网络环境）播放等。
第十九章 原子核 第八节 粒子和宇宙
比比谁小
• 分子由__原__子__构成，不同原子构成_化__合__物__ 分子，相同原子构成__单__质___分子。
• 原子是由位于中心的_原__子__核__和核外高速旋 转的_电__子___构成的。
• （电子带_负__电，原子核带_正__电） • 原子核是由_质__子__和_中__子__构成的。 • （质子带_正__电，中子__不__带___电） • 质子和中子都是由_夸__克__组成的。
0 +1/3 0 0 +1
1. 质子 (uud)
电荷 Q 2e 2e 1e e 333
重子数 B 1 1 1 1 333
奇异数 S 0 自旋 J 1/ 2
同位旋 I 1/ 2
夸克
质量
电 荷
e
自 旋
重 子 数
同 位 旋
同位 旋分 量
奇 异 数
顶
超荷
粲 数
底 数
• 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。
五、恒星的演化
粒 子 物 理 和 宇 宙 学 殊 途 同 归
数
d 下夸克
0.00 8
-1/3
u 上夸克
0.00 4
2/3
-1/2 0 +1/3 0 0 0 1/2
1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇夸克 0.15 -1/3 1/2 1/3
-1 -2/3 0 0 0
c 粲夸克 1.5 2/3 b 底夸克 4.7 -1/3
00
0 +1/3 +1 0 0 0 +1/3 0 +1 0
c 粲夸克 1.5 2/3 b 底夸克 4.7 -1/3
00
0 +1/3 +1 0 0 0 +1/3 0 +1 0
t 顶夸克 174 2/3
0 +1/3 0 0 +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
顶
超荷
粲 数
底 数
数
d 下夸克
0.00 8
万有引 力 ＋ ＋ ＋ ＋
电磁力 弱相互作用 强相互作用
＋
＋
＋
＋
＋
＋
• 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
轻子（共12种）
分类
电子
正反 粒子
e e
自旋

电荷量 e
-1 +1
重子数 轻子数
B Le L L
寿命 10-6s
稳定
μ子
-1 +1
2.2
轻 子
τ子 中
e e
1/2
-1 +1
0
0
-1 +1 <2.3
微
0
稳定
子
0
说明 中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
强子分类
分类
粒子名称
自旋
介子 、 、 K介子等 整数
玻色子
重子
核子 超子
质子、中子及其反 粒子
ΩΣΛΞ超子及反粒 子
1/2 (Ω超子 3/2)
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，一简单模型是三个夸克都在半径为 r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表 示出各夸克所受静电作用力的是:
A．
B．
C．
D．
早在19世纪中叶，在非洲就发现了史前时期的石器。到20世纪初叶，已初步建立起更新世时期旧石器文化的发展序列。自50年代末以来，非洲 在古人类和旧石器方面又有一系列重要发现，从而使这一大陆的旧石器时代考古在世界旧石器时代考古中占有重要的地位。这里不仅发现了迄 今为止最早的人类化石和石器文化，而且是世界上已知的人类各发展阶段没有缺环、年代前后相继的地区。
的虫子，仆役们是那些手足，宝音睁开眼，叫神经下达指令，手足们便动起来，灵活得如臂使指，彼此间绝不会磕绊着，这些手足们配合起来 能完成多少事，真叫人吃惊呀！宝音已经装束好，去给老太太请安。今天是正日子，她的装束自与昨日不同，梳个双犄分香髻，头顶两边头发 拢起后，并不垂鬟，而是向上反绾去，以金丝累凤结定，有如小龙的双犄角一般，俏皮利落，犄角下各留下一绺发，不编不束，乃是少女特许 的发型，谓之“垂髾”，其上点以金彩碎钿，即谓之“分香”。着的是桃红提花绸袄，外罩实绫地碧蓝妆花缎蝶褂，腰间五彩绣罗带穿定透雕 沁乳凤玉佩，腕上一只纽丝玉镯、一只玉璇玑，色泽皆娇润，好不整齐可爱。福珞自然也把贵重首饰都披挂上，气色却不太好。她给苏老太太 请安一路上，都被人追着。那些下人频频问她某件事该做、某件事跟计划对不上了又该怎么改。福珞从没受过这待遇。跟长辈祝寿的大日子， 不撒娇卖萌也就罢了，竟然还要发号施令？太违和了！再说她一时如何知道洒金鱼头牙筷配不上对往哪找换还有桌布你说我领了我当你拿了最 后不知哪个小丫混收走了这可如何是好以及今早惯卖豆腐的没来可差谁去哪家店急购再有几个钱的香料小帐对不上该如何勾付打发！还亏她从 家里带过来的婆子有肩胛，挺身而出，带走一拨人，去慢慢排解那些琐事，很快却又来一拨，看福珞在老太太身边答话儿，也不便贸然上前， 都垂着手在门外等着，如群狼等着一块没啥油水的骨头，有的等着等着不耐烦起来，臂膀一斜，垂着手成了叉着手，更显凶恶。福珞气虚胆怯， 垂下头，却发现自己腰带那儿的衣摆没有掖平整，留着一点点皱，颇为尴尬。说来倒也正常，她早晨是被各个报事求问的家人媳妇催起床的， 她的婆子、丫头一边要忙着帮她想主意如何处置那些事端，替她妆扮得就手忙脚乱了一些。福珞实实的茫然：明明大纲领都安排好了嘛？为什 么要做起来，那些人就有那么多问题？那么多噜哩八嗦的、她想也没想到过的、不给个处理意见那些人就不肯走的麻烦状况？！她为什么要到 苏家来受这种罪嘛！她想进宫。是。进宫跟这些鸡毛蒜皮有什么关系？反观宝音，气定神闲，一早已经把各细务分责到人，各类指了个临时的 管事者，赋予一定范围内的应急处置权，若应置得当，许诺功成有赏，若延误时机，当场便要罚！赏罚相约已明，又写定手令样式，传于各司 事知道，必见手令发放物资，且留副本，以供查验。在出门给老太太请安前，宝音更出了张详细清单，交于乐韵。这单子跟明秀手里那份风格 又不同，笔划清晰，几点几刻，应催办何事于何人、应向何处领何物置何地，清清楚楚，乐韵立在外头，照本宣科，并无疑难，略有差池异数， 因主婢相
三、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
顶
超荷
粲 数
底 数
数
d 下夸克
0.00 8
-1/3
u 上夸克
0.00 4
2/3
-1/2 0 +1/3 0 0 0 1/2
1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇夸克 0.15 -1/3 1/2 1/3
-1 -2/3 0 0 0
-1/3
u 上夸克
0.00 4
2/3
-1/2 0 +1/3 0 0 0 1/2
1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇夸克 0.15 -1/3 1/2 1/3
-1 -2/3 0 0 0
c 粲夸克 1.5 2/3 b 底夸克 4.7 -1/3
00
0 +1/3 +1 0 0 0 +1/3 0 +1 0
t 顶夸克 174 2/3
高中物理新人教版 选修３- 5系列课件
19.8《粒子和宇宙》
教学目标
• 1、知识与技能 • （1）了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史； • （2）初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。 • 2、过程与方法 • （1）感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法； • （2）能够突破传统思维重新认识客观物质世界。 • 3、情感、态度与价值观 • （1）让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐
四、宇宙的演化
宇宙——从何而来？
• 大爆炸理论 (The Big Bang Theory) • 宇宙从一个“奇点”爆炸产生

宙 时 各大 间 处爆 的 同炸 零 时是 点 产在
生无 限 的 宇
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。
费密子
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 ～
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） 下夸克 d 上夸克 u 奇夸克 s 粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t
泡利不相 容原理 服从
不服从
统计规律
费米—狄拉克 统计分布
玻色— 爱因 斯坦统计分布
2. 共振态粒子— 寿命极短 （约10-23s）
3. 正粒子、反粒子
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。
4. 按相互作用分类(＋ —— 参与)
引力子 光子 轻子 强子