核物理与粒子物理导论chap_1_4-7 (3)
粒子物理学导论
j A2v
（25）
概率流密度 j的最终形式即是上式，狄拉克方程由于受（12）式的束缚，而直接得到（25） 式的形式，而薛定谔方程及克莱因-戈登方程由于未用到（12）式，需再用一次（21）式才 能得到这一结果。 由以上的分析可以看出，克莱因-戈登方程实际上比薛定谔方程和狄拉克方程的适用范
目录
第一部分 预备知识 第二部分 原子体系 第一章 芹子 第二章 原子元 第三章 光子 第四章 质子和中子、原子核 1. 质子和中子 2. 原子核 第五章 原子元组合形成的其它粒子 1. 原子元组合形成的其它粒子总述 2. 具体存在形式 第六章 粒子反应 第七章 原子体系总结 第八章 粒子理论的应用 附录：近年来有关粒子理论的错误简谈
2 a k 2 a 2 b k 2 b
借助（11）式即可得
（13） （14）
- 2 2 p 2
实际上，对（8）式再求一次偏导也可得出
（15）
- 2
2 E 2 t 2
（16）
将（15） 、 （16）式代入相对论关系式
2 4 E 2 p 2 c 2 m0 c
E h
(1) (2)
h p
式中的 E 表示粒子的能量， 是粒子的圆偏振频率， 是粒子的波长，p 是粒子的动量，h 是普朗克常量。 将圆偏振任意分解为两个垂直的方向，分别为 a、b 方向，并在相应的方向取 a、b 轴，设圆 偏振的半径为 A，则可做如下分解
a A sin( wt k r ) b A cos( wt k r )
a 2 b 2 A2
将（21）式代入
（21）
i * * ( ) t t 2 m0 c 2
核物理学与粒子物理学
核物理学与粒子物理学核物理学和粒子物理学是当代物理学的两大重要分支，它们研究的对象分别是原子核和基本粒子。
这两个学科的发展为深化人们对物质结构及其相互作用的认识提供了重要的途径，对于推动科学技术的发展和实现社会进步起到了关键性的作用。
本文将对核物理学与粒子物理学进行简要介绍，并探讨它们在今天科学研究中的重要意义。
一、核物理学核物理学是研究原子核结构、性质和相互作用的科学，它以原子核为研究对象。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，它们通过强相互作用相互结合在一起。
核物理学研究的重点包括核结构、核衰变、核裂变和核聚变等。
其中，核裂变和核聚变是核能的重要来源，对于解决能源问题具有重要的意义。
核物理学的发展历程可以追溯到20世纪初，当时的科学家发现存在放射性现象，并通过实验证明了放射性元素的衰变规律。
随着对原子核结构的研究深入，人们逐渐认识到原子核是一个复杂的系统，其中包含着丰富的物理现象。
核物理学的快速发展为原子能的利用提供了关键的科学基础，也为后来的粒子物理学的兴起奠定了基础。
二、粒子物理学粒子物理学是研究物质的基本构成和相互作用规律的学科，它以基本粒子为研究对象。
基本粒子可以分为两类：强子和轻子。
强子包括质子和中子，它们是构成原子核的基本组分；轻子包括电子、中微子等，它们是构成原子的基本组分。
粒子物理学的研究内容包括基本粒子的分类、相互作用及其背后的基本力。
粒子物理学的起源可以追溯到20世纪初，当时科学家发现了电子以外的一些粒子，例如质子和中子。
随着科技的进步，越来越多的基本粒子被发现，人们逐渐认识到物质的基本构成比我们最初想象的要复杂得多。
粒子物理学的发展推动了人类对宇宙的认知不断深化，也在许多领域产生了广泛的应用，如医学影像、核能利用等。
三、核物理学与粒子物理学的重要意义核物理学和粒子物理学在今天的科学研究中具有重要的意义。
首先，它们丰富了我们对物质结构和相互作用的认识，揭示了宇宙的奥秘。
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166习 题7-1．原子核69Zn 处于能量为436 keV 的同核异能态时，试求放射γ 光子后的反冲动能E R γ和放射内转换电子后的反冲动能E Re 。
若69Zn 处于高激发态，可能发射中子，试求发射能量为436keV 中子后的反冲能E Rn 。
(已知K 层电子的结合能为9.7keV 。
)7-2．试计算1μg 重的137Cs 每秒放出多少个γ 光子。
(已知137Cs 的半衰期为30.17a ， β衰变至子核激发态的分支比为93%，子核γ 跃迁的内转换系数分别为αK =0.0976， K L =566.，260.0=LM 。
) 7-3．放射源衰变至的激发态，然后接连通过两次γ 跃迁至基态。
由β磁谱仪在曲率半径为20cm 处测得此放射源的内转换K 电子的峰与场强0.02575，0.02166 T 对应。
已知Ti 的K 电子结合能为5.0keV ，试求γ 跃迁的能量。
Sc 4621β−Ti 4622 7-4．实验测得有两组βSb12051()a +电子：0.52 MeV ，=5.5；1.70 MeV ，=4.5。
后者为相应至基态之跃迁。
一条γ 射线，其能量为1.181MeV ，属E 2型。
已知基态的自旋和宇称为0log /fT 12log /fT 12Sn12050()b Sn12050+，试画出衰变纲图，并标出各能级的自旋和宇称。
7-5．设一核有大致等距分布的四条能级，其能级特性从下至上依次为21+，29+，23-，29-。
试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。
7-6．通过K 俘获衰变至的激发态，后者跃迁至基态时，放出一系列γ 光子或内转换电子。
由β 磁谱仪测得22条内转换电子谱线（见下表）。
试确定所放出的γ 光子的能量，并画出的能级图。
(已知K ，L ，M 层电子的结合能分别为11.9、1.5和0.2keV 。
) Se 7534As7533As 7533内转换电子能量(keV)（带*者发生在K 层)23.2 95.3 186.9 293.4 24.4 96.5 197.2 303.454.3 109.4* 253.3 390.0 64.6 124.3 263.6 400.5 68.9* 134.7 268.2 85.0 136.0 278.5 7-7．对于下列γ 跃迁，已知跃迁类型和始态的能级特性，试求末态的能级特性：（i ）；(ii)；(iii) ；(iv) ；(v) 。
核物理与粒子物理导论chap_1_4-7 (7)
129习 题6-1．利用核素质量，计算的β 谱的最大能量。
He H 3231→m E 6-2．既可产生衰变，也可产生K 俘获，已知的最大能量为1.89 MeV ，试求K 俘获过程放出的中微子的能量。
V 4723β+β+E v 6-3．样品中含RaE 4.00 mg ，实验测得半衰期为5.01d ，放出β 粒子的平均能量为0.337 MeV ，试求样品的能量辐射率W 。
6-4．设在标准状态下的2.57 cm 3的氚气样品中，发现每小时放出0.80 J 的热，已知氚的半衰期为12.33 a ，试求：衰变率D ；()β 粒子的平均能量()a b E β；()c E β与β 谱的最大能量之比m E E β/。
m E 6-5．的衰变能＝0.87 MeV ，试求的反冲能。
Li Be 73K74→d E Li73R E 6-6．32P 的β 粒子最大能量＝1.71 MeV ，计算放出β 粒子时原子核的最大反冲能和发射中微子时核的最大反冲能。
m E E Re v E R 6-7．放射源有：(两组电子，其最大能量和分支比为0.69 MeV ，16%和1.36 MeV ，16％，后者为相应至基态之衰变；(两组电子，其最大能量和分支比为0.92 MeV ，25％和1.53 MeV ，2.8％，后者为相应至基态之衰变；(两组单能中微子：1.93 MeV ，38％和2.54 MeV ，2.2％。
试作出的衰变纲图，并求该放射源所放出的γ 射线的能量。
（已知Ge 的K 电子结合能为≈0.01 MeV 。
）As 7433)a β−Se 7434)b β+Ge 7432)c As 7433 6-8．计算24Na 的衰变的β 粒子最大能量，为什么在实验中没有观察到达这组能量的β 粒子？β−m E6-10．对于，查表得，并已知子核的能级特性为0CaSc 4220s68.04221+→β3.3m 10),(=E Z f +。
试求log 值，并以此判断母核的能级特性。
粒子物理学导论
阅读感受
《粒子物理学导论》是一本非常优秀的书籍，它以简洁、生动的语言介绍了 粒子物理学的基本概念和最新进展。无论大家是对科学感兴趣的读者，还是希望 深入了解粒子物理学的专业人士，这本书都是一本值得一读的好书。它不仅让我 对粒子物理学有了更深入的理解，也激发了我对这个迷人领域的研究兴趣。
目录分析
目录分析
目录分析
第一章是“粒子物理学的世界”，这一章对粒子物理学进行了总体的介绍， 包括其研究领域、研究方法和研究意义等，为后续深入学习奠定了基础。
目录分析
第二章到第九章，分别从不同的角度详细介绍了粒子物理学的各个方面。其 中，第二章“原子核和放射性”，第三章“粒子的种类和性质”，第四章“量子 力学的基本原理”，第五章“相对论和量子场论”，第六章“基本粒子的标准模 型”，第七章“相对论重离子碰撞和夸克胶子等离子体”，第八章“宇宙粒子和 暗物质”，第九章“粒子探测器和实验技术”，第十章“粒子物理学中的计算机 模拟”。
粒子物理学导论
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
包括
强子
介绍
宇宙
放射性
理论
结构
粒子物 理学
粒子物理 学
粒子
基本概念
物理
导论
原子核
相互作用
基本原理
教材
性质
导论
内容摘要
内容摘要
《粒子物理学导论》是一本介绍粒子物理学基本概念和理论的教材。本书的主要内容涉及粒子的 分类、基本粒子的性质和相互作用、原子核和放射性、强子物理和宇宙中的粒子等。 本书介绍了粒子物理学的概念和基本原理，包括波粒二象性、量子力学的基本原理、狭义相对论 和粒子相互作用的基本理论。接着，本书详细介绍了不同类型的粒子，包括轻子、夸克、胶子、 光子等，并讨论了它们的基本性质和相互作用。本书还介绍了原子核和放射性的基本概念和理论， 包括原子核的结构、原子核衰变和放射性衰变等。 除此之外，本书还介绍了强子物理和宇宙中的粒子的基本概念和理论，包括强子的结构和性质、 宇宙辐射和宇宙中的暗物质等。本书总结了粒子物理学的发展历程和未来发展趋势，并介绍了粒 子物理学在能源、环境和医学等领域的应用。 《粒子物理学导论》是一本全面介绍粒子物理学基本概念和理论的教材，是一本很好的参考书。
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112习 题5-1．实验测得210Po 的α 粒子能量为5301 keV ，试求其衰变能。
5-2．利用核素质量，计算226Ra 的α 衰变能和α 粒子的动能。
5-3．Bi 衰变至T1，有两组α 粒子，其能量分别为E （α83211812070）＝6621 keV ，E （α1） =6274 keV 。
前者相应为母核基态衰变至子核基态；后者相应为母核基态衰变至子核的激 发态。
试求子核T1激发态的能量，并画出此衰变纲图。
81207 5-4． Po α 衰变至Pb ，已知α 粒子的动能E 8421882214k 为5.988 MeV ，试计算反冲核Pb82214的动能，并求出α 衰变能E d 。
5-5．一块重为半公斤的核燃料纯239Pu ，试计算这块核燃料存放时由于α 衰变放出的 功率为多少瓦（W ）？5-6．试计算α 粒子对于Ne ，Sn ，U 的库仑势垒，设r 102050112922380＝1.45fm 。
5-7．已知ThC ′（Po ）对于基本α 粒子组（E 212840＝8.785 MeV ）的半衰期为3×10-7s ，试计算激发核ThC ′对于发射长射程α 粒子（E 3＝10.55 MeV ）的平均寿命，在计算时假定α 粒子碰撞势垒的次数，在激发核内和在非激发核内都是相同的。
5-8．试计算：（i ）223Ra 发射14C 的动能E k 和库仑势垒V C ；（ii ）53m Co 发射质子的动能E k 和库仑势垒V C 。
5-9．利用结合能的半经验公式，推导出原子核发射质子的衰变能随Z ，A 变化的关系式。
5-10．为什么能量低于2MeV 和高于9MeV 的α 放射性很少见？5-11．为什么基态偶偶核α 衰变时能量最大的α 粒子强度最大？而奇A 核的就不一定？ 5-12．有没有α 稳定线？为什么？112。
核物理与粒子物理导论chap_1_4-7 (4)
226习 题9-1．试求的反应能Q 和阈能E Ben)Li(p,7473th 。
9-2．试求中子与16O ，17O 核作用时发生（n ，2n ）反应的阈能E 1和E 2，并解释两个阈能值的巨大差别。
9-3．用能量为1.51MeV 的氘引起反应11B （d ，α ）9Be 中，在θ=°90方向测得α 粒子能量为6.37MeV ，试求反应能Q 。
9-4．210Po 的α 粒子（）在MeV 3.5=αE 9Be 靶上可以产生（α，n ）反应，试求出射___________________________① C.H. Dasso and A. Vitturi ．Phys. Rev. C50(1994)R12② M.S. Hussein et al ．Phys. Rev. C46(1992)377角θ=°90时的中子能量E n 。
9-5．反应10B （n ，α）7Li 用来记录慢中子，试求α 粒子的动能E α 和反冲核的动能E R 。
9-6．引起反应7Li （p ，α ）4He 的质子能量为1MeV 时，如果两个α 粒子相对于入射质子方向对称飞开，试求每一α 粒子的动能E α 和出射角θ 。
9-7．试求镭一铍中子源的最大中子能量E m 。
已知镭源的α 粒子的最大能量为7.69MeV 。
9-8．快中子照射铝靶时，能发生反应27Al(n ，p)27Mg ，Al min 46.9Mg 272127→=−T β。
已知铝靶面积为2×5cm 2，厚为1cm ，靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度为107cm -2⋅s -1的快中子长期照射后，经过20.4min ，还有4.18×102Bq 的放射性，试求该反应的截面σ 。
9-9．用20μA 的3.5MeV 的质子束轰击厚为50mg ⋅cm -2的7Li 靶，通过7Li （p ，n ）7Be 反应产生放射性核素7Be 。
设反应截面为300mb ，试求轰击2h 后的放射性活度A 。
核物理学和粒子物理学基础
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
核物理学是研究原子核和核子系统的性质、结构、反应机制和变化规律的学科。 核物理学在能源、医学、工业、农业等领域有广泛应用。 核物理学的发展对于深入理解物质的基本结构和性质、推动科技发展具有重要意义。 核物理学的研究涉及到多种实验方法和理论模型，需要多学科交叉合作。
核力的特点：短程力，随着距离增加 迅速减小；具有饱和性，即一个核子 只能与一定数量的核子相互作用
核力的作用范围：大约在1.5fm（飞 米）左右，相当于原子核的尺度
核能发电：利用核 裂变反应产生的能 量转化为电能
核武器：利用核裂 变或核聚变原理制 造的武器
核医学：利用放射 性核素进行诊断和 治疗
核反应堆：用于产 生热能或电能，如 核潜艇和核动力航 空母舰的动力源
质量与寿命关系： 粒子的质量和寿 命之间存在一定 的关系，一般来 说，质量越大的 粒子寿命越短
实验测量：通过 实验测量粒子的 质量和寿命，可 以进一步了解粒 子的属性和相互 作用机制
PART SIX
粒子加速器：通过 加速带电粒子来研 究粒子的基本性质 和相互作用
原子核衰变：利用 原子核的衰变过程 来研究粒子的性质 和行为
汇报人：XX
的核力。
原子核的稳定性取决于质子和中子的数量 稳定的原子核具有偶数个质子和中子 不稳定的原子核具有奇数个质子和中子 原子核的稳定性与核力有关
原子核衰变的类型：α衰变、β衰变、γ衰变等 衰变规律：半衰期、衰变常数等 衰变的意义：揭示原子核内部结构和性质，为核能利用提供理论基础 衰变的应用：放射性医学、放射性考古等
宇宙射线：通过观 测宇宙射线来研究 高能粒子的产生和 传播
粒子物理1
这个分布可以用两个参数m和Γ来描述，实验观察到的
粒子质量为M，M取值在m附近的概率密度为：
粒子的质量
如果实验上观察到一个粒子的质量为M，并不能直接给
出m和Γ的值。但是当实验上观测到许多粒子的质量值M 时，就可以在图上画出粒子数对质量测量值M的分布图：
m的物理意义：粒子实际测量 质量的期望值，也就是最可几 取值，m称为粒子的质量。
等教育出版社;
Particle Physics, 3rd Edition, B. R. Martin and G. Shaw, A
John Wiley and Sons, Ltd, Publication;
粒子物理与原子核物理
授课教师简介： 姓名：张文超 职称：副教授 学习工作经历： 2004-2008, 华中师范大学 2008-2009, 中国科学技术大学 2009-2013, 爱尔兰都柏林大学 (Uinv. College Dublin) 2013-至今,陕西师范大学物理学院
什么是粒子？ 质子内部有结构，而电子内部没有结构。即这些基本粒
子不再属于同一层次了，“基本粒子”也被改称“粒 子”了，“基本粒子物理学”改称“粒子物理学”。
粒子物理学是研究场和粒子的性质，运动，相互作用，
相互转化的学科，是研究粒子内部结构规律的学科。
粒子运动的特点
粒子的运动特点： 1，所有的粒子都是微观尺度的客体，都具有量子性。 2，粒子运动时，其速度可以达到和光速比拟的量级，即
利用真空光速 c=2.99792458×108m/s, 规定其值为无量纲
的1，这样时间和长度将具有相同的量纲，可以在同一个单 位来度量。 1s=2.99792458×108m
核物理与粒子物理导论chap_1_4-7 (10)
53
习题
3-1．如果已知质子在某种介质中的射程和能量关系曲线，试求出某一能量的氘、氚在同种介质中的射程值。
3-2．利用NaI（Tl）γ谱仪测24Na（Eγ＝2.76MeV）γ谱，预测所测γ谱的大概形状。
3-3．计算4000Bq的210Po源（Eα＝5.30MeV），当发射的α粒子完全被阻止在一充Ar电离室的灵敏区内时，计算其产生的平均电流。
3-4．试估算耗尽层厚度为5mm Si探测器中，完全收集电离电荷的最短时间？
3-5．用一个Si（Au）探测器（基质材料电阻率ρ＝2000Ω⋅cm）测5.3MeV α粒子的能谱。
外加偏压为0时，有无脉冲信号输出？逐渐升高偏压，输出脉冲幅度有何变化？探测器的能量分辨率会有什么变化？实际上应选择什么样的偏压值?
3-6．假定在Si和Ge探测器中除产生电子⎯空穴对数目的涨落不同外，其余因素对全能峰FWHM的贡献皆为5keV。
若带电粒子在Si和Ge探测器中获得全能峰总的FWHM＝（50）1/2keV，试求相应的带电粒子能量？。
核物理与粒子物理导论chap_1_4-7 (32)
λl/λ0
0 1
（2）形成因子的影响 另一条件是假设α 粒子在α 衰变前就存在于核内。实际情况可能不是这样，而是α 粒子在衰变过程中才形成的。若设形成α 粒子的概率为 k，那么
λ = knP = k
υ
α k 称为形成因子。 由于 k≤1， 于是依 k 值的不同， 衰变就有可能出现不同程度的禁戒。 而 k 值的大小与原子核结构有密切关系，两者之间的联系规律如何，至今还没有了解清 楚。
F = Texp / Tth
或以衰变常量λ的理论值λth 与实验值λexp 之比来表示
F = λth / λexp
对奇 A 核， 一般在 100~1000 范围； F 奇奇核的 F 则更大， 个别核的禁戒因子高达 1014。 现就理论与实验分歧的原因讨论下面两个问题： （1）角动量的影响 公式是在假设α 粒子带走的轨道角动量 l=0 时推导出来的。如果 l≠0， r>R 时的 V(r)应为库仑势能 Vc(r)与离心势能 Vl(r)之和，即
G=
2 μ ( Z − 2)e 2 2ε 0 h E d
4 e[ μ ( Z − 2 ) R ]1 / 2 − πε 0 h
于是α 粒子穿透势垒的概率成为
⎧ 2 μ ( Z − 2)e 2 4e[ μ ( Z − 2) R ]1 / 2 ⎫ ⎪ ⎪ P = exp ⎨− + ⎬ πε 0 h 2ε 0 h E d ⎪ ⎪ ⎩ ⎭
l (l + 1)h 2 l (l + 1)(hc) 2 l (l + 1) Vl ( R ) = = ≈ 10 2 μR 2 2μ c 2 R 2
(MeV )
ห้องสมุดไป่ตู้
l＝3，Vl(R)≈1 MeV，而库仑势垒一般大于 20 MeV，计算表明，角动量对衰变概率的影 响通常不会改变数量级的大小， 5-4 中列了对 Z＝90， 表 E＝4.5 MeV 时的角动量对α 衰 变概率的影响。 表 5-4 L 角 动 量 对 α 衰 变 概 率 的 影 响 1 0.84 2 0.60 3 0.36 4 0.18 5 0.078 6 0.028
中国科技大学 核与粒子物理导论 第一章.pdf
227 89 235 92
Ac ( T1 2 = 7.04 ×108 年)
A = 0.720
α 231 U → 90Th
231 91
α 227 α 223 Pa → → 89 Ac 87 Fr
227 90
α 223 α 219 α 215 α 211 Th → → → → 88 Ra 86 Rn 84 Po 82 Pb
I (β − ) = A
而其 γ 放射性强度
I (γ ) = 2 A
4. 递次衰变和分支衰变 一种核素 1 以衰变常数 λ1 衰变，到达子体核素 2 。核素 2 又以衰变常数 λ 2 发生衰变到达
13
第一章 粒子束的获得
子体核素 3 。核素 3 再继续下去，构成如下的衰变链，
λ1 λ2 λ3 λn (1) N10 →(2) N20 = 0 →(3) N30 =0 →" (n) N n 0 = 0 →"
2. 放射性衰变的基本规律 放射性核素的数目随时间的衰减服从指数规律：
N (t ) = N 0 e − λt
(1.1)
N (t ) 是在 t 时刻放射性核素的数目。 N 0 为 t = t 0 = 0 时放射性核素的数目。 λ 称为衰变常
数。对(1.1)两边取微分得：
dN = −λ N 0 e − λt dt = −λ N (t )dt dN = λ dt N (t )
113 113
In * 因半衰期短不便
Sn 共存的 113 In * 其活度 λ 2 N 2 按式（1.7）的规律增减。如图(1.2)
所示， t = 0 时刻，母体活度为 A10 ，子体活度 A20 = 0 。随着时间的推移，子体活度开始累
核与粒子物理导论期终复习要点(2007
《核与粒子物理导论》期终复习要点(2007，12)第二章，相对论运动学正确运用洛仑兹变换解决实验室系和动量中心系相对论性粒子碰撞运动学的变换关系：1，多粒子系统的不变质量；2，粒子反应过程的阈能；3，运用能动量守恒解决碰撞末态粒子在两个特定参考系中能量、动量之间的关系；4，。
完成并搞懂本章指定的习题第三章，核与粒子的基本特性3－1，理解不稳定粒子的总能量用(Е0－iГ/2)表示的物理含义。
长寿命粒子（例如Ф介子）和短寿命粒子（例如J粒子）衰变末态粒子的不变质量谱的形状有什么区别？3－2，原子光谱的精细和超精细劈裂的物理机理？它们劈裂的间隔的量级各约为多大？3－3，原子核的自旋与原子光谱的超精细劈裂有那些关系？3－4，如何通过核磁共振的方法来测量原子核的磁矩，原子的磁矩和原子核磁矩分别用什么标准磁子来表示？它们之间的大小有什么差别?3－5,原子核的电四极矩与原子核的形状有什么联系？3－6，实验测量中子电偶极矩的装置和原理，为甚么到现在人们还对粒子电偶极矩的测量有极大的兴趣。
对其测量有何重要的物理意义？3－7，完成并搞懂本章指定的习题第四章，核与粒子的非点结构4－1，粒子分为哪三大类，说明它们在结构、相互作用和自旋方面各有什么特征？举出每类粒子的基本成员。
4－2画出量子场论中描述类点粒子相互作用的基本图示，写出相互作用传播子因子的基本形式。
说明图示的物理意义和传播子因子中各参数的物理意义。
说明亚原子的三种相互作用过程的截面或者衰变几率的差别以及这种差别的内在的物理原因。
4－3，核结构的形状因子的定义，实验上如何测量形状因子？什么是弹性散射？探测核与粒子的电磁形状因子的最佳探针是什么？4－4，类空散射过程的四动量传递平方的定义，微分截面的定义，弹性散射对极角的依赖关系?4－5，质子和中子的磁矩的实验值是多大（用核磁子表示）其g－因子分别取什么值？它给人们关于核子结构的什么启示？4－6，电子与原子核的弹性散射为人们提供原子核电荷分布的哪些重要信息（电荷密度分布、电荷分布的方均根半径。
许咨宗核与粒子物理学导论
许咨宗核与粒子物理学导论中国历史上，天文、数学、物理学是三大科学的基本学科，其中物理学的研究有巨大的影响力，因为它所涵盖的内容非常广泛。
在研究物理学的过程中，许咨宗(Huguenot)核与粒子物理学受到了特别的关注。
许咨宗核与粒子物理学是一门开放的，专注于研究粒子物理学的学校科学，它旨在帮助学生更好地理解粒子物理学的基础概念，以及更清楚地了解宇宙中各种粒子的特性和结构。
它结合了天文学、数学和物理学的知识，系统地讨论了物理世界的基本概念，运动学，力学，电磁学，量子力学，热力学，天体物理学和粒子物理学。
许咨宗核与粒子物理学的研究一般分为四大类：一是对粒子的物理组成的研究，二是研究粒子的能量和物理性质的研究，三是研究粒子的相互作用，四是研究各类粒子的统计物理学方法。
粒子物理学家在研究粒子物理学时，经常会把宇宙中的粒子分为三大类：强子、中微子和小中子。
这三大类粒子的特性有很大的不同，它们对于了解宇宙中各种物质的研究是非常重要的。
强子具有最大的质量和最小的半衰期，而中微子比强子要小得多，但其半衰期也比强子要长。
小中子有比强子更小的质量，其半衰期比中微子要长的多。
研究粒子物理学有几种方法：首先，粒子物理学家可以使用实验来观察宇宙中的物质；其次，他们可以使用理论模型来预测粒子的运动轨迹和性质；最后，他们还可以使用计算机模拟来深入研究不同粒子之间的作用。
此外，粒子物理学家还可以使用矩阵方法来描述粒子物理学中的微观过程。
矩阵方法可以用来计算粒子之间的相互作用，以及粒子与空间结构之间的相互作用。
最后，许咨宗核与粒子物理学在细胞生物学方面也有广泛的应用，因为粒子物理学可以帮助认识生物体内的一些重要机制，如细胞的结构、能量的传递和细胞的信号传导等，这些机制对于生物体的发育、繁殖和生存都具有重要的意义。
因此，许咨宗核与粒子物理学的研究也在医学、环境保护、航空航天技术等领域发挥着重要作用。
综上所述，许咨宗核与粒子物理学是天文学、数学和物理学三门学科研究宇宙中物体结构和性质的重要学科，可以说它对人们理解宇宙的基本构造和运行机制都有巨大的帮助。
核物理学和粒子物理学
核物理学和粒子物理学引言原子核是所有物质的核心部分，它们构成了宇宙已知总质量的99％以上。
然而，处在原子中心处的核，它仅仅约占正常物质体积的万亿分之一。
这件事告诉我们，它们的密度超越了在日常生活中我们可能遇到的任何东西。
因此，核物理学这一领域在理解我们的宇宙中具有极为本质的重要性，而且它也曾经有过非常令人感兴趣的历史。
在讨论核物理学走向新干年的时候，必须把这置于对本世纪的科学进行正确的观察之中，即在本世纪的大部分时间中核物理学曾是科学中占优势的领域。
所谓的世纪末关于科学的自满情绪，这是19世纪最后的多年中所特有的，被放射性的发现以及随后不久核物理学的诞生和描述原子与原子核的物理——量子理论的出现直接地粉碎了。
正是欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford ），他通过产生如下吸引人的原子图象而给予我们核物理学的。
此图象认为原子像一个小型的太阳系：一个细小的有质量的核心，它被许多轨道电子所环绕。
卢瑟福最早期有关放射性工作所作的贡献是他发现了放射性由三种不同的放射线所组成：α粒子（氦核）、β粒子（电子）和γ射线（光子）。
90年前，卢瑟福和盖革（Geiger ）在他们的经典性工作中，用α粒子轰击金箔时所发生的偏转展示了金原子绝大部分的质量是集中在原子的中心（即原子核）处的，这个中心的大小比金原子的几乎小了百万倍。
过了几十年之后，由卢瑟福领导的剑桥的卡文迪什（Cavendish ）实验室发现了：原子核本身是由中子和质子组成的。
在原子核中质子的数目决定了是何种元素，而对于每种元素，由于核中有不同数目的中子可能存在许多不同的同位素。
与核物理同时出现的量子理论，在描述原子的物理中接受了早期重要的检验。
在本世纪的前半部分，原子核成为详细展述量子力学思想的最重要客体。
中子和质子结合成稳定的核——或者，相反地，结合成不稳定的放射性的核——需要有一种新的短程力，它被称为强相互作用。
核素图（nuclear landscane ）核素图，如图1所示，是把稳定的和放射性的核全体相对于它们的质子和中子数而描绘的图。
核物理和粒子物理导论课程教学大纲CourseOutline
第一章：概述
1） 2） 3）
物质的结构层次 核物理与粒子物理的发展简史 自然单位
第二章：原子核的基本性质
1） 综述 2） 原子核的组成及稳定性 3） 原子核的大小及密度分布 4） 原子核的自旋和宇称 5） 原子核的结合能
第三章：原子核的结构和衰变
1） 费米气体模型 2） 壳模型 3） 集体模型 4） 放射性核的衰变的一般规律 5） α 衰变 6） β 衰变 7） γ 衰变
课程性质 (Course Type) 授课语言 (Language of Instruction)
开课院系 （School） 先修课程 （Prerequisite） 授课教师 （Teacher） 办公时间 （Office Time） 课程网址
(Course Webpagon）
第四章：原子核的反应
1） 综述 2） 反应截面 3） 光学模型 4） 复合核模型 5） 直接反应 6） 核的裂变和聚变 7） 重离子反应
第五章：极端条件下的原子核物理
1） 综述 2） 热核 3） 远离 β 稳定线核 4） 超重元素
5） 高自旋态及(巨)超形变核
第六章：强子的基本性质
1） 粒子物理发展概述 2） 自然界中的基本相互作用 3） 粒子的分类 4） 对称性和守恒定律
第七章：量子色动力学简介
1） 夸克和胶子的颜色自由度 2） 渐进自由 3） 色禁闭 4） 手征对称 5） 格点 QCD
第八章：强子结构模型
1） 强子的夸克模型 2） 强子的夸克势模型 3） 强子的口袋模型
第九章：标准模型简介 1）Yang-Mills 规范场 2） 标准模型中的相互作用 3） 标准模型中的粒子
教学内容 学时 教学方式 作业及要求 基本要求
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习 题
12-1．计算1GeV 的质子和1GeV 的197Au 的德布罗意波长。
12-2．讨论在反应中容许的角动量和宇称。
已知π介子的自旋宇称是00π
n n d π++→+−-，而且入射π--的能量很低。
12-3．(a) 说明π+π-系统只能处在轨道角动量量子数l=偶数而总同位旋T=0或2的态上,
或者l=奇数而T=1的态上。
（b）说明π0π0系统只能在T=0或2的态上，因而l只能为偶数。
(c) 讨论π+π+系统可能的状态。
）
12-4. (a) 产生Ω-的常用办法是采用p-p对撞，给出遵守所有强作用守恒定律的反应并
算出反应所需的阈能。
(b) 给出用K -产生Ω-的反应并算出阈能。
12-5. 说明在采用过程产生超核时，如果将约500MeV/c的K介子入射到几乎静止的中子上并且在接近0度方向测到π介子，则产生的Λ−−+→+π
Λn K 00能量很低。
在这种情
况下Λ0容易占据中子原来在核内的轨道。
分析中子在初始状态的低能运动对超核的产生会有什么效应。
12-6．在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的动能： （a ） ;
μνμπ+→+
+ (b)
;πp 0−+→Λ(c)
-0-K +Λ→Ω(d) 0π
πK +→++12- 在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的最大动能： ;)(;
)(;
)(;
)(0000K K d n c K b a L ++→++→Σ++→++→−−+−−+ωψυμνμππππωμμ
12-7．在下列反应中，计算出各射粒子的动能。
假定式中第一个粒子以给出的动量入射到静止的第二个粒子上。
（a ） +−+→+πΣp K -GeV/c 2.1=i p
(b)
GeV/c 4.2n ρp π0=+→+−i p 12-8. 假定下列反应中前一粒子入射到静止的第二个粒子上，求反应的阈能： →
++→++−−p p (b);K Ξp K (a)Υ n ωp π)(+→+−
c 12-9. 用K -+n
12-10．分析下列衰变或反应违反了那些守恒定律。
如果可能，指出这些过程通过什么相互作用仍能发生。
.
μe πK (f);ππππK (e);ΣΛp π(d);e e πK (c);
νe n Σ(b);
πp p p π(a)000e 0−+++−+++−−++++++++→+++→+→+++→++→++→+
12-11．用夸克结构分析下列衰变过程：
.K p Λ(d);
πΛΞ(c);
ππK (b);K ΛΩ(a)0c 000+→+→+→+→+−−++−− 12-12．用夸克结构分析下列反应过程： .πΔn π(d);
K Ξp K (c);K Λπp p p (b);K K Ωp K (a)0000+→++→++++→+++→+−−+−−++−−12-13．按夸克结构分析下列反应与衰变过程： .)(;)(;)(;
)(0−+−+−−++−−++→++→++→+→K K n p d K c e b a e πυμνππυμπμμ。