高中物理选修35人教版同步辅导与检测课件：19.8粒子和宇宙
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人教版选修3-5 19.7核聚变 19.8粒子和宇宙(共30张PPT)
强子
轻子
媒介子
介子 重子
电子、电子中 光子，中间
微子、μ子、 玻色子、胶
π K 质子、中 μ子中微子、 子
介 介 子、超子 τ子、τ子中
子子
微子
4．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，
认为强子由更基本的成
分组成，这种成分叫做
夸克（quark）。
盖 尔
• 1995美国费米国家加 曼
速器实验室证实了顶夸
磁约束 ——环流器
带电粒子运动时在均匀磁场中会由于洛仑兹力的 作用而不飞散，因此，有可能利用磁场来约束参 与反应的物质，这就是磁约束。环流器是目前性 能最好的一种磁约束装置，图19.7-3是其结构示 意图。
惯性约束
也可以利用聚变物质的惯性进行约束。由于聚变反应 的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散 就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从各个 方向照射参与反以反应的物质，使它们“挤”在一起 发生反应
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）
• 例：已知π+介子、π-介子都是由一个夸克
（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克u
• 或反夸克d）组成的，它们的带电荷量如下表
所示，表中e为元电荷。下列说法正确的是AD
（）
• A.π+由u和 d 组成
π+ π- u d u d
(3)1 s 内参与上述热核反应的质子数目．
解析：(3)设单位时间内参与热核反应的质子数为 N，依据
能量关系PΒιβλιοθήκη N Δ4 E ，有N＝ 4m
p－m4αP－2mec2.
在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放 出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953 年， 莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统， 利用中微子与水中 11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在．
高中物理选修3-5精品课件：19.7-19.8核聚变 粒子和宇宙
出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大 3～4倍
核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的 蕴藏量
可控性
主要原料是氘，氘在地球上的 核裂变燃料铀在地球上储
储量非常丰富.1 L水中大约有 量有限，尤其用于核裂变
0.03 g氘，如果用来进行热核反 的铀235在天然铀中只占
第十九章 原子核
7 核聚变 8 粒子和宇宙
[学习目标] 1.了解核聚变及其特点和条件. 2.会判断和书写核聚变反应方程，能计算核聚变释放的能量. 3.知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型. 4.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
√ A.聚变反应不会释放能量
B.聚变反应产生了新的原子核
C.聚变反应没有质量亏损
D.目前核电站都采用32He 聚变反应发电
解析 核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有
核能的释放，B正确，A、C错误；
目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电，D错误.
1234
解析 答案
2.(核反应方程的理解)(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能 源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程中，表述正确的是
反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV
√B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析 根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝ 0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故B正确，
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大 3～4倍
核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的 蕴藏量
可控性
主要原料是氘，氘在地球上的 核裂变燃料铀在地球上储
储量非常丰富.1 L水中大约有 量有限，尤其用于核裂变
0.03 g氘，如果用来进行热核反 的铀235在天然铀中只占
第十九章 原子核
7 核聚变 8 粒子和宇宙
[学习目标] 1.了解核聚变及其特点和条件. 2.会判断和书写核聚变反应方程，能计算核聚变释放的能量. 3.知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型. 4.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
√ A.聚变反应不会释放能量
B.聚变反应产生了新的原子核
C.聚变反应没有质量亏损
D.目前核电站都采用32He 聚变反应发电
解析 核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有
核能的释放，B正确，A、C错误；
目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电，D错误.
1234
解析 答案
2.(核反应方程的理解)(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能 源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程中，表述正确的是
反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV
√B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析 根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝ 0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故B正确，
人教版高中物理选修3-5 19.8 粒子和宇宙教学课件共36张PPT
下列说法正确的是（） A原子是组成物质的不可再分的最小微粒 B原子是最大微粒 C原子有原子核和核外电子构成，质子和 中子组成了原子核 D质子属于强子，光子属于轻子
二、夸克模型:
夸克模型分别由默里·盖尔曼与乔治·茨威格 于1964年独立地提出，现代粒子物理学认为， 夸克共有6种，分别称为上夸克、下夸克、 奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克，它们组
查德威克于1932年发现了中子
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粒子并把它们叫 做“基本粒子”。
然而！ 1、科学家发现新粒子不是电子、质子和中 子组成的： 2、科学家还发现质子、中子等本身也有自 己的复杂的结构。 所以20世纪后半期起，就将“基本”二字去 掉，统称为粒子
发现新粒子
1、正电子
1930年，安德森开始通过拍摄宇宙射线穿过云
室的径迹来研究宇宙射线。他发现一种带正电的 粒子几乎和那些带负电的粒子一样频繁地出现。 这种带负电的粒子很明显就是电子，但那些带正 电的粒子显然不是质子(质子是当时所知唯一的带 正电的粒子)，因为它们在云室中不能充分电离。 最后，安德森推断“合乎逻辑的答案只有一个:这种 粒子和普通的带负电的自由电子相比，它们带有 等量的正电荷并且质量同数量级”。事实上，这种 粒子就是正电子，安德森在1932年9月宣布了它 的存在。
三、宇宙的演化: 微观与宏观相互沟通、相互支撑 诺奖获得者格拉肖：“隐藏在原子内心的， 是宇宙结构的秘密”
宇宙大爆炸理论: 宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前 一次大爆炸后膨胀形成的。 1927年，比利时 天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙
大爆炸假说。
宇宙的演化:
宇宙的演化:
32
大爆炸后10^-44秒宇宙，温度10 K夸克、
人教版高中物理选修3-5课件 19 粒子和宇宙课件3
1 “基本粒子”不基 本
1．“基本粒子”不基本．
(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成 栏
物质的不可再分的最基本粒子．
目 链
接
(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，
它们不是由质子、中子、电子组成的．
(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒 子，且还有着复杂的结构．
栏 目 链 接
解析：本题考查的是库仑力的大小、方
向及力的合成、明确每个夸克皆受两个力的作用，电荷量为
栏
目
＋23e 的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下．对
链 接
其中一个下夸克，受力如上页图所示，由于 F1 的水平分力与 F2
大小相等，方向相反，故 F1 与 F2 的合力的方向竖直向上．
对应的反夸克．
(3)夸克模型的意义． 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出 电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．
例 1 中子内有一个电荷量为＋23e 的上夸克和两个电荷
栏 目 链
接
量为－13e 的下夸克，
一简单模型是三个夸克都在半径为 r 的同一圆周上，上图所示．
在下图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是 ()
克 d)和一个反夸克(反夸克 u 或反夸克 d )组成的，它们的带电
荷量如下表所示，(e 表示元电荷．)下列说法正确的是( )
栏
π＋ π－
u
d
u
d
目 链
接
带电荷 量
＋e －e
＋23e
－13e
－23e
＋13e
变式 迁移
A.π＋由 u 和 d 组成
人教版高中物理选修3-5课件19.7、8核聚变粒子和宇宙
组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克
组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克
组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克
组成
【思路点拨】题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电荷量，
据质子11H带一个元电荷的电荷量及中子10n不带电进行判断.
3.
（1）在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重 核裂变释放更多的能量
特 （2）热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能 量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去
点 （3）普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行 着，太阳就是一个巨大的热核反应堆
【特别提醒】常见的聚变反应：21H+21H→31H+11H+4MeV， 21H+31H→42He+10n+17.6MeV.在这两个反应中，前一反应的材料 是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物， 所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成部分， 在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的.从这个意义 上讲，轻核聚变是能源危机的终结者.
【典例1】太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变 成一个α 粒子，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功 率为P，质子11H、氦核42He、正电子01e的质量分别为mp、mα 、 me，真空中的光速为c，求： (1)写出核反应方程. (2)核反应所释放的能量Δ E. (3)1s内参与上述热核反应的质子数目.
一、核聚变 1.定义:两个轻核结合成_质__量__较__大__的原子核的反应.
2.核反应举例：21H+31H→_42_H_e_+10n+17.6MeV 3.条件：(1)轻核的距离要达到__1_0_-_15_m__以内. (2)聚变可以通过高温来实现,因此又叫_热__核__反__应__.
高中物理人教版选修3-5课件：19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙
-9-
可控性
7
核聚变
8 粒子和宇宙
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
警示常见的聚变反应 2 2 3 3 4 1 2 :1 H+1 H→1 H+1 1 H+4MeV,1 H+1 H→2 He+0 n+17.6 MeV,在这两个反应中,前 一反应的材料是氘,后一反应的材料是氘和氚,而氚又是前一反应的产物,所 以氘是实现这两个反应的原始材料,而氘是重水的组成部分,在覆盖地球 的海水中是取之不尽的,从这个意义上讲,轻核聚变是能源危机的终结者。
温度下降到 1013 K 左右,强子时代 温度下降到 109 K 时,核合成时代
混合电离态 温度下降到 3 000 K 时,中性的氢原子 恒星和星 系。 ②恒星的演化: 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核 →其他聚变过程→无聚变反应,形成白矮星或中子星或黑洞。
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7
核聚变
-8-
7
核聚变
8 粒子和宇宙
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
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D 当堂检测
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探究一
探究二
5.轻核聚变与重核裂变的区别
反应方 式 比较项目 放能原理 放能多少 核废料处理 难度 原料的蕴藏 量 重核裂变 轻核聚变
重核分裂成两个或多个中 两个轻核结合成质量较大的原子核放出核 等质量的原子核放出核能 能 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要高 3~4 倍 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多 核裂变燃料铀在地球上储 量有限,尤其用于核裂变的 铀 235 在铀矿石中只占 0.7% 速度比较容易进行人工控 制,现在的核电站都是用裂 变反应释放核能 主要原料是氘,氘在地球上的储量非常丰 富。 1 L 海水中大约有 0.03 g 氘,如果用来进 行热核反应,放出的能量约与燃烧 300 L 汽 油相当 目前,除氢弹以外,人们还不能控制它。目前 正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变 电站
可控性
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核聚变
8 粒子和宇宙
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X 新知导学 Z 重难探究
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D 当堂检测
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探究一
探究二
警示常见的聚变反应 2 2 3 3 4 1 2 :1 H+1 H→1 H+1 1 H+4MeV,1 H+1 H→2 He+0 n+17.6 MeV,在这两个反应中,前 一反应的材料是氘,后一反应的材料是氘和氚,而氚又是前一反应的产物,所 以氘是实现这两个反应的原始材料,而氘是重水的组成部分,在覆盖地球 的海水中是取之不尽的,从这个意义上讲,轻核聚变是能源危机的终结者。
温度下降到 1013 K 左右,强子时代 温度下降到 109 K 时,核合成时代
混合电离态 温度下降到 3 000 K 时,中性的氢原子 恒星和星 系。 ②恒星的演化: 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核 →其他聚变过程→无聚变反应,形成白矮星或中子星或黑洞。
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核聚变
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核聚变
8 粒子和宇宙
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X 新知导学 Z 重难探究
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探究一
探究二
5.轻核聚变与重核裂变的区别
反应方 式 比较项目 放能原理 放能多少 核废料处理 难度 原料的蕴藏 量 重核裂变 轻核聚变
重核分裂成两个或多个中 两个轻核结合成质量较大的原子核放出核 等质量的原子核放出核能 能 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要高 3~4 倍 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多 核裂变燃料铀在地球上储 量有限,尤其用于核裂变的 铀 235 在铀矿石中只占 0.7% 速度比较容易进行人工控 制,现在的核电站都是用裂 变反应释放核能 主要原料是氘,氘在地球上的储量非常丰 富。 1 L 海水中大约有 0.03 g 氘,如果用来进 行热核反应,放出的能量约与燃烧 300 L 汽 油相当 目前,除氢弹以外,人们还不能控制它。目前 正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变 电站
高中物理19.8粒子和宇宙课件新人教版(1)选修3-5
• 发现时间 (1)新粒子的发现 1932年 比较项 新粒子 正电子
193 电子与 质子之 间
60年代后 超子
与电子质 量相同 ，带一 基本特点 个单位 的正电 荷
比质子的 质量小
比质子的 质量大
• (2)粒子的分类
• 现在已经发现的粒子达400余种，可将其分为三大类：强子、轻子
• (2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒 钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝1×1037 J/s)。 现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河 系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)。 • (3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作 出判断。 • (可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041 kg，原 子质量单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.000 5 u，氦核质量mα＝ 4.002 6 u，氢核质量mp＝1.007 8 u，中微子νe质量为 零。)
• • • •
知识点2 宇宙和恒星的演化 (1)宇宙的演化 宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期。 ①强子时代：大爆炸之后约10－44 s，温度为1032 K，产 生了夸克、轻子、胶子等粒子。约10－6 s后，温度为 1013 K左右，夸克构成了质子和中子等强子。 • ②轻子时代：温度下降到1011 K时，只剩下少量夸克， 大量自由的光子、中微子和电子存在。 • ③核合成时代：温度下降到109 K时，中子和质子结合 成氘核，并很快生成氦核等轻核。
• • • •
1．了解有关新粒子的情况。 2．了解恒星及宇宙的演化情况。 过程与方法 在网上查阅关于粒子和宇宙的相关资料， 丰富自己的课外知识。 • 情感、态度与价值观 • 培养探索宇宙、探索自然奥妙的情趣。
人教版物理选修3-5课件 第十九章 原子核 7-8粒子和宇宙
解析：根据质子和中子所带的电荷量，经验证： 质子11H 带电荷量为 2×23e＋－13e＝e.
中子10n 带电荷量为23e＋2×－13e＝0.故 B 项正确． 答案：B
名师点评 (1)明确各种粒子的信息，是解决这类问题的关键． (2)粒子具有对称性，一个粒子必存在一个其反粒子， 所以每种夸克都有对应的反夸克．
解析：聚变的核反应式为 221H→42He. 根据不同的已知条件，通常可以有两种计算方法．
法一：先查出氘核和氦核的质量 mD＝2.014 102 u，mHe＝4.002 603 u. 然后根据反应前后的质量亏损，用质能方程计算出释 放的核能． 法二：先查出氘核和氦核的结合能 ED＝1.11 MeV，EHe＝7.07 MeV.
2．粒子的分类 及宇宙演化.
恒星的演化.
知识点一 核聚变
提炼知识 1．核聚变． (1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出 能量的反应． (2)举例：21H＋31H→_42_H__e_＋10n＋17.6 MeV.
(3)条件： ①轻核的距离要达到 10－15 以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． 2．受控热核反应． (1)聚变与裂变相比有很多优点 ①轻核聚变产能效率高． ②地球上聚变燃料的储量丰富． ③轻核聚变更为安全、清洁． (2)约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束．
4．宇宙的演化． 宇宙大爆炸约―1―0－→44 s温度为 1032 k，产生了夸克、轻 子、胶子等粒子约―10―－6→s后温度下降到 1013 K 左右，强子 时代→温度下降到 1011 K 时，轻子时代→温度下降到 109K 时，核合成时代一―万―年→后温度下降到 104，混合电离 态→温度下降到 3 000 K 时，中性的轻原子继―续―冷→却恒星 和星系．
中子10n 带电荷量为23e＋2×－13e＝0.故 B 项正确． 答案：B
名师点评 (1)明确各种粒子的信息，是解决这类问题的关键． (2)粒子具有对称性，一个粒子必存在一个其反粒子， 所以每种夸克都有对应的反夸克．
解析：聚变的核反应式为 221H→42He. 根据不同的已知条件，通常可以有两种计算方法．
法一：先查出氘核和氦核的质量 mD＝2.014 102 u，mHe＝4.002 603 u. 然后根据反应前后的质量亏损，用质能方程计算出释 放的核能． 法二：先查出氘核和氦核的结合能 ED＝1.11 MeV，EHe＝7.07 MeV.
2．粒子的分类 及宇宙演化.
恒星的演化.
知识点一 核聚变
提炼知识 1．核聚变． (1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出 能量的反应． (2)举例：21H＋31H→_42_H__e_＋10n＋17.6 MeV.
(3)条件： ①轻核的距离要达到 10－15 以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． 2．受控热核反应． (1)聚变与裂变相比有很多优点 ①轻核聚变产能效率高． ②地球上聚变燃料的储量丰富． ③轻核聚变更为安全、清洁． (2)约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束．
4．宇宙的演化． 宇宙大爆炸约―1―0－→44 s温度为 1032 k，产生了夸克、轻 子、胶子等粒子约―10―－6→s后温度下降到 1013 K 左右，强子 时代→温度下降到 1011 K 时，轻子时代→温度下降到 109K 时，核合成时代一―万―年→后温度下降到 104，混合电离 态→温度下降到 3 000 K 时，中性的轻原子继―续―冷→却恒星 和星系．
人教版高中物理选修3-5第十九章 19.8粒子和宇宙：21张PPT
0.003Gev/c2
反下夸克
+1/3e
0.006Gev/c2
第二代
第三代
粲(cὰn)夸克 c（charm） 顶夸克 t （top）
+2/3e
1.3Gev/c2 +2/3e
175Gev/c2
奇夸克 s （strange） 底夸克 b（bottom）
-1/3e
0.1Gev/c2 -1/3e
4.3Gev/c2
粒子与物质构成
•根据作用力的不同，粒子分为强子、轻子和媒介子三大类。 •质强子子：中子参与分强子相互原作子用，光如子质子、媒中介子子、介子等，轻由子夸克构成， •轻子： 不参与强相互作用，如电子、μ子、τ子等，不可再分， 重子 介子轻子胶的子质量强不子一定夸小克于强子中；间玻色子 电子、μ子、τ子、中微子 •媒介子：传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子。
1万年后 104 K 10万年后 3000 K
电子、质子、氦核构成混合电离气体 电子、质子组合成氢原子
4亿年
第一批恒星形成
46亿年
太阳系形成
138亿年 2.7K 今天
强子时代 轻子时代 核合成时代
大爆炸理论
大爆炸理论（Big Bang）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。
美国加尼福尼亚大学发现反中子
1947年 鲍威尔（英)发现π介子
1897年 汤姆逊（英）发现电子
4 3
1932年 查德威克（英）发现中子
2 1
1910年 卢瑟福（英）提出原子核式结构
180卫星
观察宇宙射线
建立地表观测站
“撒网捕鱼”
高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件：19.8《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
整数 0或1等
不服从
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)
万有引力 电磁力 弱相互作用 强相互作用
引力子
＋
光子
＋
＋
轻子
＋
t 顶夸克 174 2/3
0 +1/3 0 0 +1
d
1/3
1/2
1/3
1/2
3.π+ 介子 电荷 Q 2 e 1 e e
33
(ud) 重子数 B 1 1 0
33
0
奇异数 S 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
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
人教版选修3-5 第十九章 第8节 粒子和宇宙(共30张PPT)
• 引力子 由于自旋为2，无法量子化，尚未囊括进标准模型、 静止质量和电荷为零，以光速运动。 • 光子 自旋为1，是玻色子
强子分类
分类 介子 核子 重子 粒子名称 、 、 K介子等 自旋 整数 玻色子
质子、中子及其反粒 子 ΩΣΛΞ超子及反粒子
超子
1/2 (Ω超子 3/2)
费密子
轻子（共12种）
恒星的演化
• 恒星演化就是一颗恒星诞 生，成长成熟到衰老死亡 的过程，恒星演化是十分 缓慢的过程。天文学家根 据对各种各样的恒星的观 测和理论研究，弄清楚了 恒星的一生是怎样从孕育 到诞生，再从成长到成熟 ，最后到衰老、死亡的整 个过程。恒星演化论，是 天文学中，关于恒星在其 生命期内演化的理论。
所谓“上帝粒子”
建造LHC一个最为重要的目 的是为了验证英国物理学家彼 得希格斯关于一种规范玻色子 的理论，由于在此机制下，这 种粒子将赋予万质量，所以 人们称其为“上帝粒子”。
新粒子的发现！
2012年7月4日，位于瑞士日 内瓦的欧洲核子中心在发布会上 向全球宣布，在双光子道和轻子 道分别以6个西格玛的标准差探测 到了希格斯玻色子（Higgs） 人们发现并证实了标准模型 预言中最后一种粒子，这是现代 物理学的一大步！
反粒子：所有的粒子，都有与其质量、寿命、 自旋、同位旋相同，但电荷、重子数、轻子数、 奇异数等量子数异号的粒子存在，称为该种粒 子的反粒子。除了某些中性玻色子外，粒子与 反粒子是两种不同的粒子。 一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的 反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子， 中子n的反粒子是反中子，一些中性玻色子如 光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。
• 大爆炸后0.01秒：约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：约300亿度，中 子质子比从1.0下降到0.61。 • 大爆炸后1秒后：约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10秒后：约30亿度，核时 期，氢、氦类稳定原子核（化学元 素）形成。当宇宙冷却到10^9开尔 文以下（约100秒后），粒子转变不 可能发生了。核合成计算指出，重 子密度仅占拓扑平宇宙所需物质的 2%~5%，强烈暗示了其他物质能量 的形式（非重子暗物质和暗能量） 充满了宇宙
人教版高中物理选修3-5课件 19 粒子和宇宙课件
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一、“基本粒子”不基本
•
正电子 子
• μ
•
K介子、 介子
基本粒子
……
0 1
1 1
•
• • •
电子——
质子—— 中子—— 光子——
e
新粒子
H
1 0
n
“基本粒子”不基本
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介子
质量介于质子、电子之间 宇宙射线中 介子、K介子
的宇宙射线，于是发现了更多的粒子。
• 现在已经发现的粒子达400多种。
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二、粒子的分类
——按照粒子与各种相互作用的不同关系
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
轻子
是不参与强相互作用的粒子。电子是最早发现的轻子。现 在还没发现轻子的内部结构
粒 子 物 理 和 宇 宙 学 殊 途 同 归
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未来已经来临 只是还未惠及所有人
的，科学家们直到今天都还未捕捉
到自由的夸克。 • 夸克不能以自由的状态单个出现，
这种性质称为夸克的“禁闭”
能否解放被禁闭的夸克，是21世纪物理 学面临的重大课题之一
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研究微观世界的粒子物 理、量子理论，与研究 宇宙的理论相互沟通、 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。”
10-23
强子
10-20 ~ 10-16 强子 轻子 光子 ~ 10-8 强子 轻子 一切物质
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