质子、中子、电子和它们的反粒子粒子的发展概况知识讲解
质子、中子、电子和它们的反粒子粒子的发展概况知识讲解
自旋 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2
同位旋 奇异数 重子数
1/2
0
1/3
1/2
0
1/3
0
-1
1/3
0
0
1/3
0
0
1/3
0
0
1/3
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质子p是由(uud)构成 中子n是由(udd)构成
π介 子是由( u)构d 成 π介-子是由( )u构d成 介π 子0 是由( uu)构或成dd
1932年，斯特恩测得质子的磁2.79 ， 后p 来又 测得中子的磁矩为-1.91 （而 不p 是零），中子不
带电，可磁矩却不为零，说明中子还有内部结构。
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用能打入质子内部的高能量轻子打击质子， 由于轻子能量很高，能打入质子内部，因此可以 发现质子的内部是否有结构。
1956年霍夫斯塔特用高速电子轰击质子时， 发现质子的电荷分布半径为0.7fm.后来又发现中 子虽呈电中性，但内部却有正电和负电，电荷分 布半径为0.8fm。还发现核子内部存在好多个散射 中心。
4.万有引力相互作用 所有粒子都参与万有引力相互作用，其强度比
弱作用还小，与物体间距离的平方成反比。传递引 力的粒子称为引力子。
F G m r 1 m 22 G 6 .6 7 1 0 1 1N m 2 /k g 2
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四种相互作用的比较
名称 相对强度
强作用 1
电磁作用
102
s表示。三种夸克都有相应的反夸克。
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夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组 成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组 成。
夸克共有六种，其性质如下表所示。
基本粒子的发展(论文)
研究生学位课程论文论文题目：基本粒子的发展基本粒子的发展摘要：本文通过对电子、光子、质子、中子、正电子、中微子的发现和强子夸克模型的介绍，阐述了粒子物理的一些基本知识。
关键词：基本粒子、电子、中微子、夸克引言：不久前刚选完导师，我的导师是高策教授。
第一次见面，高老师询问了我的专业背景和兴趣后，给了我一些指导，希望我了解一下弦论和场论方面的相关理论。
于是，自己接触到了一些以前没有关注过的知识〔粒子物理学〕。
刚好正值期末，自然辩证法要交期末论文，题目自拟，所以想总结一下基本粒子的发展。
这样既可以完成学科作业，又能把近来看过的东西做一个简单总结，同时自己还抱着写一篇通俗的粒子物理方面的科普文章，希望能有一箭三雕之成效，但愿自己已经做到了。
揭露万物之本和世界之源是人类一直向往的研究目标。
早在公元前4世纪，古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)和留基伯(Leucippus)就提出物质由不可分的微小的基本粒子组成，及原子论。
两千多年来，人类对世界本原的探索研究说明，物质世界确实有其深层次的构造，但又远非两位先哲所想的那样简单。
“基本粒子”按其原意是构成世界万物的不能再分割的最小单元。
这其实只是一种历史概念，随着人类认识的不断深化，这种概念本身也在不断演变。
最初，留基伯和德谟克利特提出的原子就是指构成世界万物的终极单元。
但时至今日，已经没有人认为原子不能再分割了。
“最小单元”这个概念一次又一次地被迫转移到下一层次，于是“基本粒子”一词也就应运而生了。
当然本文所用“基本粒子”一词并非说它永远不能再分割，而是说直到当时还未进一步被分割的物质单元，尽管已有种种迹象说明它仍然有其更深的结构。
为了表达方便，本文有时把“基本粒子”简称为“粒子”。
接下来，我就从人类认识粒子的顺序来大致介绍人类对世界认识的不断深入。
一、人类认识的第一个基本粒子：电子1897年，汤姆逊发现了电子，这是人类认识的第一个基本粒子，他因此而获得了1906年的诺贝尔物理奖。
反粒子
反粒子摘要所有的粒子，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。
基本介绍antiparticle在原子核以下层次的物质的单独形态以及轻子和光子，统称粒子。
在历史上，有些粒子曾被称为基本粒子。
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，1959年王淦昌领导的小组发现的反西格码负超子是Σ-的反粒子。
有些粒子的反粒子就是它自己。
如γ光子、π0介子和η介子。
一些中性玻色子如光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。
迄今，已经发现了几乎所有相对于强作用来说是比较稳定的粒子的反粒子。
如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。
由反原子构成的物质就是反物质。
发现过程反粒子最早是1928年P.A.M.狄拉克理论上预言正电子而提出的，1932年被C.D.安德森实验发现而证实；1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速过的高能粒子对相撞，发现在突然间成对出现了几道轨迹，又在短时间内相撞而互相泯灭，这是人们第一次直接观测到反粒子。
进一步的研究发现，狄拉克的空穴理论对玻色子不适用，因而不能解释所有的粒子和反粒子。
根据量子场论，粒子被看作是场的激发态，而反粒子就是这种激发态对应的复共轭激发态。
正反粒子是从场论的观点来认识的，场的激发态表现为粒子，与之对应，场的复共轭激发态表现为反粒子。
当γ光子的能量大于某种粒子静能的两倍，在一定的条件下就可以产生正反粒子对；反之，正反粒子相遇可湮灭并产生两个光子或 3 个光子，遵从质量-能量守恒和动量守恒。
实验检验如果所有的粒子都有相应的反粒子，首先检验的是应该存在质子的反粒子、中子的反粒子。
原子原子核分子离子质子中子电子
原子分子离子质子电子的区别原子由原子核和在原子核和带负电的电子组成。
（原子核一般由带正电荷的质子和不带电的中子构成.)量子是一个比较宽泛的概念~应该是指量子力学中研究的各种粒子，包括质子,中子，电子……粒子也是比较宽泛的概~泛指各种微粒。
离子是带电微粒~因为量子，粒子范围太大，没法比较.能确定大小的最小的是电子吧~1、分子是保持物质化学性质的最小粒子（原子、离子也能保持物质的化学性质)。
原子是化学变化中的最小粒子。
例如:保持氯气化学性质的最小粒子是D(氯分子）（A、Cl B、Cl—C、2Cl D、Cl2）。
保持CO2化学性质的最小粒子是CO2分子；保持水银的化学性质的最小粒子是汞原子。
在电解水这一变化中的最小粒子是氢原子和氧原子.原子中：核电荷数（带正电）=质子数=核外电子数相对原子质量=质子数+中子数原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，构成原子的三种粒子是:质子（正电）、中子（不带电）、电子（带负电）。
一切原子都有质子、中子和电子吗？(错！一般的氢原子无中子）。
某原子的相对原子质量=某原子的质量/C原子质量的1/12。
相对原子质量的单位是“1”，它是一个比值。
相对分子质量的单位是“1”。
由于原子核所带电量和核外电子的电量相等,电性相反，因此整个原子不显电性（即电中性）。
2、①由同种元素组成的纯净物叫单质（由一种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物,但一定不可能是化合物。
)②由一种分子构成的物质一定是纯净物，纯净物不一定是由一种分子构成的。
③由不同种元素组成的纯净物一定是化合物；由不同种元素组成的物质不一定是化合物，但化合物一定是由不同种元素组成的.纯净物与混合物的区别是物质的种类不同。
单质和化合物的区别是元素的种类不同。
④由两种元素组成的，其中一种是氧元素的化合物叫氧化物。
氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物。
⑤元素符号的意义:表示一种元素，表示这种元素的一个原子。
原子 质子 中子 电子
原子质子中子电子
原子是由原子核和电子组成的，原子核由质子和中子组成，而电子围绕原子核运动。
下面我将分别介绍质子、中子和电子的相关概念及特性。
一、质子
质子是原子核的主要组成部分，它具有正电荷，其电荷量等于电子的电荷量的相反数，即1.602×10^-19库仑。
质子的相对质量为1，也就是说质子的质量是电子的1836倍。
质子可以直接参与反应，因此在化学反应中扮演着至关重要的角色。
二、中子
中子也是原子核的主要组成部分之一，与质子一样质量的相对质量为1，但中子是没有电荷的，因此没有固有的电荷特性。
中子的发现极大地推动了原子物理学领域的发展，其研究对于原子核的结构和性质的解释非常重要。
由于中子不具有电荷特性，因此其运动起来不受电磁力的影响，只受核力作用。
这使得中子具有与质子不同的动力学特性，因此在核反应和物理实验研究中扮演着至关重要的角色。
三、电子
电子是原子的普通结构单位，负责产生和维持物质的化学和物理性质。
电
子的电荷量等于质子的电荷量的相反数，因此电子是具有负电荷的，其电子静
止质量为9.11×10^-31kg。
电子是可以自由运动的，因此电子在化学反应和电学现象中发挥重要作用。
在化学反应中，电子的运动和共享导致原子之间的结合，并产生化学键，从而
形成化合物。
在物理实验研究中，电子的运动和轨迹也是重要的实验参数。
总之，质子、中子和电子是形成原子的三个基本部分。
它们的不同特性和
相互作用对于理解和解释原子的结构和性质至关重要。
构成物质的微粒知识点
构成物质的微粒知识点引言：物质是构成世界的基本要素，包括我们周围的一切事物。
然而，物质的微观结构一直以来都是科学家们研究的重要话题之一。
近代科学研究发现，物质是由微粒构成的。
本文将介绍构成物质的微粒知识点，包括原子、分子和离子。
一、原子原子是构成物质的最基本单位，是物质的基本结构。
原子由质子、中子和电子组成。
1. 质子质子是原子核的组成部分，带有正电荷。
每个质子的电荷都等于基本电荷单位e，质子的质量大约是中子的1.007倍。
2. 中子中子也是原子核的组成部分，没有电荷。
中子的质量略大于质子。
电子是负电荷粒子，绕原子核轨道运动，电子的质量相对较小。
每个原子的电子数量决定了元素的化学性质。
二、分子分子是由两个或多个原子以共用电子而结合形成的。
分子是构成化合物的基本单位。
1. 共价键共价键是分子形成的关键。
当原子之间共享电子时，它们形成了共价键。
共价键的强度取决于原子之间电子的共享程度。
2. 分子的组成分子的组成可以是相同类型的原子（如氧气，由两个氧原子组成）或不同类型的原子（如水，由一个氧原子和两个氢原子组成）。
三、离子离子是带有正或负电荷的原子或分子，它们在化学反应中起着重要作用。
阳离子是带有正电荷的离子，通常是由金属元素及其化合物中失去电子形成的。
例如，Na+是一个阳离子，它是由钠原子失去一个电子形成的。
2. 阴离子阴离子是带有负电荷的离子，通常是由非金属元素及其化合物中获得电子形成的。
例如，Cl-是一个阴离子，它是由氯原子获得一个电子形成的。
结论：物质的微粒包括原子、分子和离子。
原子是构成物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
分子是两个或多个原子以共价键结合而成，它是构成化合物的基本单位。
离子是带有正或负电荷的原子或分子，在化学反应中起着重要作用。
对于我们理解物质的特性和相互作用有着重要的意义。
尽管本文只是简单介绍了构成物质的微粒知识点，但它们在化学和物质科学研究中有着重要的地位。
进一步深入研究微粒的性质和相互作用将帮助我们更好地理解物质世界的本质。
质子
基本性质
相对质量：1.007 电荷：+1元电荷（+1. × 10-19库仑） 粒子自旋：1/2 粒子磁矩：2.7928单位核磁子 作用力：引力、电磁力、弱核力、强核力 半衰期：最短为1035年（可视为稳定） 组成：两个上夸克、一个下夸克 质子数=原子序数（就是元素序号）=核外电子数，中子数=质量数-质子数 1.氧元素是第二周期的元素，所以氧原子只有2个电子层内从层2个，外层6个，共8个电子；而氧原子的质子 数也是8个。符合核外电子数=质子数，所以氧原子本身是电中性的，不带电荷。 事实上所有的原子都是电中性的，都符合【质子数】=【原子序数】=【核电荷数】=【核外电子数】
水中的氢离子绝大多数都是水合质子。质子在化学和生物化学中起非常大的作用，根据酸碱质子理论，可以 在水溶液中提供质子的物质一般被称为酸，可以在水溶液中吸收质子的物质一般被称为碱。
然而，质子是通过中子的过程中电子捕获。这一过程不会自发发生，但只有当能源供应。其计算公式： 于此 p是一个质子， e是一个电子， n是一个中子，而且 νe是一个电子中微子 这个过程是可逆的：中子可转换回质子通过β-衰变，共同形成放射性衰变。事实上，在一个自由中子衰变这 样一个平均寿命约15分钟。
酸碱理论
酸碱离子理论是阿伦尼乌斯（Arrhenius）根据他的电离学说提出来的。他认为在水中能电离出氢离子并且 不产生其它阳离子的物质叫酸。在水中能电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的物质叫碱。酸碱中和反应的 实质是氢离子和氢氧根离子结合成水。这个理论取得了很大成功，但它的局限性也早就暴露出来，例如，气态氨 与氯脂氢反应迅速生成氯化铵，这个酸碱中和反应并有水的生成；又如氨的水溶液显碱性，曾错误地认为NH3和 H2O形成弱电解质NH4OH分子，然后离解出OH-、NH4+等。
粒子物理导论知识点总结
粒子物理导论知识点总结一、基本粒子1. 质子和中子质子和中子是构成原子核的基本粒子，它们分别带正电荷和不带电荷，质子和中子由夸克组成，夸克是物质的基本组成单位。
2. 电子电子是原子的基本粒子，带有负电荷，是质量最轻的基本粒子之一，电子的运动特性符合量子力学的描述。
3. 光子光子是光的传播介质，也是电磁相互作用的基本粒子，不带电荷，且质量为零，光子具有波粒二象性，可以表现为波动和粒子状态。
4. 中微子中微子是轻子的一种，没有电荷和质量极小，几乎不与其他物质发生相互作用，是宇宙射线和核反应中的产物。
5. 夸克夸克是构成质子和中子的基本粒子，分为六种不同的味道：上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。
二、相互作用1. 强相互作用强相互作用是一种负责夸克、胶子和核子相互作用的基本相互作用力，是核子和原子核内部的相互作用力。
强相互作用的传播介质是胶子，通过交换胶子传递力量。
2. 弱相互作用弱相互作用是一种决定放射性核衰变和部分粒子衰变的相互作用力，由W和Z玻色子传递。
弱相互作用主要包括β衰变、中微子与核子的相互作用等。
3. 电磁相互作用电磁相互作用是一种通过光子传递的相互作用力，是负责原子核外电子和原子之间相互作用的力量，也负责原子核和原子核之间的静电作用。
4. 引力相互作用引力相互作用是一种负责大质量物体之间相互作用的力量，是宇宙中最普遍的相互作用，根据广义相对论，引力的传播介质是引力子。
5. 强子之间的相互作用强子由夸克和反夸克组成，夸克之间以及夸克与反夸克之间存在着强相互作用力，通过交换胶子来传递力量，形成了强子之间的结合。
三、量子力学1. 波粒二象性波粒二象性是量子力学的基本原理之一，指的是粒子既具有粒子性质，又具有波动性质，包括波动方程描述粒子的运动和粒子性质表现为波的干涉效应等。
2. 测不准原理测不准原理是量子力学的基本原理之一，指的是不能同时准确地确定粒子的位置和动量，测不准原理限制了我们对微观世界的理解。
原子的质子中子电子
原子的质子中子电子原子的质子、中子和电子是构成物质的基本粒子，它们的数量和排列方式决定了元素的性质和行为。
质子和中子位于原子的核心（核子），负责带有净正电荷的质子，中子是中性的，而电子则围绕着核子移动。
质子是质量较大的粒子，其质量接近于1个质子质量单位（amu）。
质子的电荷为正电荷，它们与电子的电荷相互作用并保持原子的稳定性。
中子是质子的质量相近的粒子，但是中子没有电荷。
原子中的质子和中子的总质量可以通过元素的原子量来计算。
电子是非常轻的带负电荷的粒子，其质量远小于质子或中子。
电子在原子中的能级中分布，根据泡利不相容原理，每个能级最多可以容纳一对电子，且自旋方向相反。
电子和质子相互吸引，形成稳定的原子结构。
原子的质子和中子被包含在核子中，核子的数量确定了元素的原子数。
质子的数量决定了元素的原子序数，也就是元素周期表中的编号。
例如，氢元素的原子序数是1，因为氢原子只有一个质子。
元素的同位素指的是原子的质子数量相同，但中子数量不同的情况。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应中会表现出不同的物理性质。
例如，氢元素有三种主要的同位素：氢-1（质子和中子都只有一个），氢-2（质子和中子有一个），氢-3（质子和中子都有一个）。
电子以轨道的形式分布在原子的外部，这些轨道被称为能级。
能级的数量由电子排布规则决定，其中最内层的能级最靠近核子。
电子按照能级顺序填充轨道，遵循奥卡规则和洪特规则。
每个能级可以容纳的电子数量是固定的，第一能级可以容纳2个电子，而第二能级可以容纳8个电子。
通过原子的质子、中子和电子数量，可以计算出元素的相对原子量和原子量。
相对原子量是指一个元素原子质量相对于碳-12同位素的质量的比值，而原子量则是指一个元素原子的质量。
总结起来，原子的质子和中子构成了核子，其数量决定了元素的原子数和质量。
电子则围绕着核子移动，按照能级顺序填充轨道。
原子的质子、中子和电子数量决定了元素的化学性质和行为。
这些基本粒子的性质和相互作用为我们提供了理解和探索物质世界的基础。
质子中子电子关系
目录
• 质子、中子和电子的简介 • 质子、中子和电子在原子中的作用 • 质子、中子和电子的数量关系 • 质子、中子和电子的相互转化 • 质子、中子和电子的发现历程
01 质子、中子和电子的简介
质子的定义与特性
定义
质子是原子核中的一种粒子，具 有正电荷。
特性
质子数决定了元素的种类，每个 质子带有正电荷，与核外电子的 负电荷相互吸引，维持原子结构 的稳定。
传递电荷
电子带有负电荷，与质子的正电荷相互吸引，维 持原子结构的稳定。
化学键的形成
电子参与化学键的形成，决定分子的性质和化学 反应的进行。
03 质子、中子和电子的数量关系
质子数与中子数的关系
01
质子数和中子数都是原子核中的粒子数，质子数和中子的原子中，质子数和中子数可以有不同的数值， 但它们之间的关系是固定的。
中子和电子是两种不同的粒子， 它们之间没有直接的数量关系。
中子数和电子数的数量取决于具 体的原子类型，不同原子的中子
数和电子数不同。
中子和电子之间没有直接的相互 作用，它们在原子中的存在和数 量是由原子核的结构和性质决定
的。
04 质子、中子和电子的相互转化
质子与中子的转化
在核反应中，质子和中子可以通过核 聚变或核裂变相互转化。
中子与电子的转化
中子和电子可以通过中子衰变相互转 化。
中子衰变时，会释放出一个电子和一 个质子。
05 质子、中子和电子的发现历程
质子的发现历程
1917年，卢瑟福通过实验发现 原子核中带正电的物质，并将 其命名为质子。
1920年，卢瑟福提出质子是原 子核的主要组成部分，并解释 了质子在原子核中的作用。
稳定原子核
经典粒子 量子粒子
经典粒子量子粒子经典粒子和量子粒子是物理学中重要的概念。
经典粒子是指符合经典物理学规律的粒子，而量子粒子则是符合量子力学规律的粒子。
下面将列举一些经典粒子和量子粒子的例子，并简要介绍它们的特点。
1. 电子（经典粒子）：电子是一种基本粒子，带有负电荷。
根据经典物理学的规律，电子在外电场中会受到力的作用，从而产生运动和加速度。
经典物理学可以很好地描述电子的运动轨迹和行为。
2. 质子（经典粒子）：质子是构成原子核的基本粒子，带有正电荷。
和电子一样，质子也符合经典物理学的规律。
在外电场中，质子会受到力的作用，从而产生运动和加速度。
3. 光子（量子粒子）：光子是光的基本粒子，也是一种量子粒子。
根据量子力学的规律，光子既表现出粒子性，又表现出波动性。
光子的能量和频率之间存在着确定的关系，即能量等于光子的频率乘以一个常数。
4. 中子（经典粒子）：中子是构成原子核的基本粒子，不带电。
和质子一样，中子也符合经典物理学的规律。
在外电场中，中子会受到力的作用，从而产生运动和加速度。
5. 电子中微子（量子粒子）：电子中微子是一种基本粒子，没有电荷且质量很小。
根据量子力学的规律，电子中微子具有量子叠加的特性，即可以同时处于多个状态。
这种特性使得电子中微子在实验中很难被观测到。
6. 轻子（经典粒子）：轻子是一类基本粒子，包括电子、电子中微子和它们的反粒子。
轻子在经典物理学的框架下可以很好地描述，它们的性质和行为符合经典物理学的规律。
7. 强子（经典粒子）：强子是一类由夸克组成的粒子，包括质子、中子等。
强子间的相互作用由强相互作用力决定，这种力在经典物理学中可以很好地描述。
8. 粒子（量子粒子）：粒子是量子力学中的基本概念，包括了电子、光子、质子等。
量子力学认为粒子既是粒子又是波动，具有粒子性和波动性的双重性质。
9. 夸克（量子粒子）：夸克是构成强子的基本粒子，具有电荷和颜色荷。
夸克之间的相互作用由强相互作用力决定，这种力在量子力学的框架下可以很好地描述。
质子,中子,电子
质子：1个质子带1个单位正电荷原子核(+)。
中子：不带电原子不带电。
电子：1个电子带1个单位负电荷。
（1）构成原子的粒子有三种：质子、中子、电子。
但并不是所有的原子都是由这三种粒子构成的。
如有一种氢原子中只有质子和电子，没有中子。
（2）在原子中，原子核所带的正电荷数(核电荷数)就是质子所带的电荷数(中子不带电)，而每个质子带1个单位正电荷，因此，核电荷数=质子数，由于原子核内质于数与核外电子数相等，所以在原子中核电荷数=质子数=核外电子数。
Q：原子中存在带电的粒子，为什么整个原子不显电性? A：原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原子核又是由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电;原子核所带正电荷(核电荷数)和核外电子所带负电荷相等，但电性相反，所以整个原子不显电性。
他们之间的关系：中子数=质量数-质子数=质量数-核外电子数。
质子数=核外电子数电子:又称核外电子,顾名思义,是绕原子核高速运转的粒子,它的排布是分层的(一圈圈的),它的最外层电子个数决定着该原子的化学性质。
中子:构成原子核的部分。
质子(proton)：是一种带 1.6 × 10⁻¹⁹库仑(C)正电荷的亚原子粒子，直径约 1.6 to 1.7×10^−15 m，质量是938百万电子伏特/c²(MeV/c²)，即1.6726231 × 10^-27 kg，大约是电子质量的1836.5倍。
质子属于重子类，由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。
原子核中质子数目决定其化学性质和它属于何种化学元素。
原子核（atomic nucleus）简称“核”。
位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。
而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。
原子核极小，它的直径在10-15m~10-14m之间，体积只占原子体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。
30分钟搞懂量子力学的各种粒子
30分钟搞懂物理世界的各种粒子——灵遁者其实在本书第三十五章，就是介绍物理世界的粒子。
题目为《粒子世界的纷繁变化，让我们目瞪口呆》。
本章是第三十五章的延伸和补充内容。
是为了大家更全面，和从不同分析角度来认识物理世界的这些粒子。
好多朋友，会被这些粒子弄的糊涂了。
在标准模型理论里共61种基本粒子（见表）包含费米子及玻色子。
费米子为拥有半奇数的自旋并遵守泡利不相容原理的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不相容原理。
简单来说，费米子就是组成物质的粒子，而玻色子则负责传递各种作用力。
62种基本粒子：一、轻子（12种）{轻子主要参与弱作用，带电轻子也参与电磁作用，不参与强作用。
}01、电子。
02、正电子（电子的反粒子）03、μ子。
04、反μ子05、τ子。
06、反τ子07、电子中微子。
08、反电子中微子09、μ子中微子。
10、反μ子中微子11、τ子中微子。
12、反τ子中微子二、夸克（Quark，层子、亏子） (6味×3色×正反粒子=36种)13、红上夸克。
14、反红上夸克15、绿上夸克。
16、反绿上夸克17、蓝上夸克。
18、反蓝上夸克19、红下夸克。
20、反红下夸克21、绿下夸克。
22、反绿下夸克23、蓝下夸克。
24、反蓝下夸克25、红粲夸克。
26、反红粲夸克27、绿粲夸克。
28、反绿粲夸克29、蓝粲夸克。
30、反蓝粲夸克31、红奇夸克。
32、反红奇夸克33、绿奇夸克。
34、反绿奇夸克35、蓝奇夸克。
36、反蓝奇夸克37、红顶夸克。
38、反红顶夸克39、绿顶夸克。
40、反绿顶夸克41、蓝顶夸克。
42、反蓝顶夸克43、红底夸克。
44、反红底夸克45、绿底夸克。
46、反绿底夸克47、蓝底夸克。
48、反蓝底夸克三、规范玻色子（规范传播子）（14种）49、引力型-中性胶子(Ⅰ型开弦) 上夸克-上夸克50、引力型-中性胶子(Ⅰ型开弦) 反上夸克-反上夸克51、磁力型-中性胶子(Ⅰ型闭弦) （反）下夸克-（反）下夸克52、磁力型-中性胶子(Ⅰ型闭弦) 夸克-反夸克53、阳电力型胶子上夸克-下夸克54、阴电力型胶子上夸克-下夸克55、阳电力型胶子反上夸克-反下夸克56、阴电力型胶子反上夸克-反下夸克57、光子（光量子）58、引力子（还是一个假设）59、W+玻色子60、W-玻色子61、Z玻色子62、希格斯玻色子Higgs Boson但细心的朋友会发现，这61种粒子里面，不包含我们经常见到的粒子。
原子中，质子，电子，中子有什么关系？
原子中，质子，电子，中子有什么关系？
一、先看下质子，中子，电子三者的定义
1、质子：质子是氢原子核。
由两个带2/3e正电荷的上夸克和一个带1/3e负电荷的下夸克组成，带一个单位正电荷。
原子核中质子数目决定其化学性质和它属于何种化学元素。
2、中子：中子由一个带2/3e正电荷的上夸克和两个带1/3e负电荷的下夸克组成，两种夸克的电荷相互抵消，所以中子不显电性。
3、电子：电子属于亚原子粒子中的轻子类。
带负电，是电量的最小单元。
补充定义：
（1）夸克：是一种参与强相互作用的基本粒子，是构成物质的基本单元。
（2）轻子：是指不参与强相互作用的自旋为ћ/2 的费米子。
轻子包括电子、μ子、τ粒子和与之相应的中微子。
二、原子中，质子，中子，电子三者之间关系
从定义上可以看出，质子，中子，电子是构成原子的基本粒子，一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。
而负原子的原子核带负电，周围的负电子带正电。
正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。
负原子原子核中的反质子带负电，从而使负原子的原子核带负电。
当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子。
总的来说，如要计算三者之间数目关系，可以用下式：
（1）质子数=核外电子数
（2）中子数=质量数-质子数=质量数-核外电子数。
物质中分子、原子、质子、中子、电子、离子、夸克的概念和关系
物质中分子、原子、质子、中子、电子、离子、夸克的概念和关系物质由分子构成。
分子:化学变化中可分解的最小粒子，是一个稳定的结构。
原子:化学变化中最小粒子(物理中,原子是由原子核与核外电子组成)原子核:物理中,由质子和中子组成,原子核外有电子围绕电子:又称核外电子,顾名思义,是绕原子核高速运转的粒子,它的排布是分层的(一圈圈的),它的最外层电子个数决定着该原子的化学性质.离子:如果一个原子它得到电子,那么它叫阴离子(电子数比质子数多)如果一个原子它失去一个电子,那么它叫阳离子(电子数比质子数多) 质子:原子核的重要组成部分,原子核的质量大部分是由它组成的.中子:构成原子核的部分夸克:现今发现组成物质的最小粒子,组成质子和中子由小到大排列:(构成关系)夸克构成中子和质子构成原子核, 原子核与核外电子构成原子构成分子构成物质!粒子：包括分子，原子，质子，中子，电子全部。
原子：就是一个元素，比如氧气由两个氧原子够成，氢气由两个氢原子够成，二氧化碳由两个氧原子一个碳原子够成。
质子和中子一起构成原子核，通常质子的数量和电子的数量相同，质子带一个单位的正电菏，电子带一个单位的负电菏。
质子和中子质量一样，都等于一个H原子的质量。
为1。
通常中子和质子数量相同。
中子和质子的质量之和就是原子的质量，电子的质量太小，可以不记。
分子：分子就是由元素组成的，也可以说是由原子组成的，比如二氧化碳，氧气，氢气都是分子。
不过有些分子也是由一个原子构成，比如银，金等等。
也就是说，分子由原子构成，原子组成分子。
原子由原子核(原子核由质子和中子构成)和电子组成。
原子构成了分子原子由原子核和核外电子组成如果核外电子丢失或者得到电子，这个原子就变成了离子在原子核中有质子和中子，一个质子带一个单位的正电，与核外电子中和后呈中性因为离子的核外电子带电量不能和原子核带电量中和，所以离子是带电的量子是一个比较宽泛的概念~应该是指量子力学中研究的各种粒子,包括质子,中子,电子……粒子也是比较宽泛的概~泛指各种微粒。
构成物质的基本粒子
构成物质的基本粒子物质是由各种不同的基本粒子组成的。
这些基本粒子包括质子、中子、电子、中微子和反粒子等。
这些基本粒子的性质和相互作用决定了物质的性质和行为。
在本文中，我们将探讨这些基本粒子的性质和相互作用。
质子质子是构成原子核的基本粒子之一。
它的电荷为正电荷，质量为1.0072766质子质量单位。
质子的数量决定了元素的原子序数。
例如，氢原子只有一个质子，因此它的原子序数为1。
氦原子有两个质子，因此它的原子序数为2。
质子的相互作用是通过强相互作用来实现的。
强相互作用是一种非常强大的相互作用力，它可以将质子和中子紧密地结合在一起形成原子核。
强相互作用的作用范围非常短，只有原子核内部的距离才能感受到它的作用。
中子中子是构成原子核的基本粒子之一。
它的电荷为零，质量为1.0086649质子质量单位。
中子的数量决定了原子核的质量。
例如，氢原子只有一个质子和一个中子，因此它的原子核质量为2。
中子的相互作用也是通过强相互作用来实现的。
中子和质子之间的相互作用力非常强大，可以将它们结合在一起形成原子核。
中子还可以通过弱相互作用与质子发生相互作用，从而导致放射性衰变。
电子电子是负电荷的基本粒子。
它的质量非常轻，只有0.00054858质子质量单位。
电子的数量决定了原子的电荷。
例如，氢原子只有一个电子，因此它的电荷为负一。
电子的相互作用是通过电磁相互作用来实现的。
电磁相互作用是一种非常强大的相互作用力，可以将电子和原子核结合在一起形成原子。
电子还可以通过电磁相互作用与其他电子相互作用，从而导致化学反应和电子传导。
中微子中微子是一种非常轻的基本粒子，它的质量比电子还要轻得多。
中微子没有电荷，因此它们不受电磁相互作用的影响。
中微子的相互作用是通过弱相互作用来实现的。
弱相互作用是一种非常弱的相互作用力，可以导致放射性衰变和其他核反应。
反粒子反粒子是一种与基本粒子相对应的粒子，它们具有相反的电荷和相反的量子数。
例如，反质子具有负电荷和相反的质子量子数。
基本粒子质子中子电子等
基本粒子质子中子电子等基本粒子：质子、中子和电子等在现代科学中，基本粒子是构成宇宙物质的最基本单位。
这些微小的颗粒被认为是构成一切物质和力的基础。
质子、中子和电子是最常见的基本粒子，它们在各自的领域中扮演着重要的角色。
1. 质子质子是一个带正电的基本粒子，它位于原子核的中心。
质子的电荷被定义为正电荷的基本单位，即+1。
质子的质量约为1.67*10^-27千克。
在最简单的氢原子中，一个质子和一个电子结合形成中性原子。
质子的数量也决定了一个原子的原子序数，从而决定了元素的身份。
2. 中子中子是带中性电荷的基本粒子，它也位于原子核中。
中子的电荷为零，质量约为质子质量的1.008倍。
中子在原子核中起到稳定核结构的作用。
由于中子的中性电荷，它与质子之间的强核力使得原子核能够保持在一起，克服了质子之间的相互排斥力。
3. 电子电子是质量极轻的基本粒子，质量约为9.11*10^-31千克。
它的电荷为负电荷的基本单位，即-1。
电子围绕原子核旋转，形成了电子云。
电子在原子中起到稳定原子结构和参与化学反应的作用。
在电子传递过程中，电子的行为决定了物质的导电性、磁性等性质。
除了质子、中子和电子之外，还存在许多其他的基本粒子，如光子、中微子等。
光子是光和其他电磁辐射的载体，也被称为电磁波粒子。
它既没有质量又没有电荷。
中微子是一种轻质无电荷的基本粒子，几乎没有与其他粒子相互作用。
它们在太阳核反应和天体物理学中起着重要的作用。
总结起来，质子、中子和电子是构成物质的基本粒子。
它们在原子和分子级别上相互作用，决定了物质的性质和行为。
了解基本粒子的性质和相互作用对于我们理解宇宙的基本规律具有重要意义。
通过深入研究基本粒子，科学家们不断推动了物理学、化学和天文学等领域的前沿研究。
原子结构从质子中子到电子
原子结构从质子中子到电子原子结构从质子、中子到电子原子是组成物质的基本单位，它的结构由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕着原子核运动。
这三种粒子的特性和相互作用决定了物质的性质。
下面将逐一介绍原子结构的不同组成部分。
质子是原子核中的一种粒子，具有正电荷，其电荷量等于元电荷，即+1。
质子的质量约为电子的1836倍，可以说质子是构成原子核的重要组成部分。
在化学元素周期表中，质子数被称为原子序数，它决定了元素的化学性质和元素在周期表中的排列顺序。
质子之间的排斥力和质子与中子之间的吸引力保持了原子核的稳定。
中子也是原子核中的一种粒子，它没有电荷，也就是说中子是电中性的。
中子的质量与质子相仿，但稍微重一些。
中子的存在对于保持原子核的稳定性起着非常重要的作用。
通过在原子核中增加或减少中子的数量，可以形成同一化学元素的不同同位素。
同位素的存在使得一种元素可以具有不同的物理和化学性质，这在核能产业和生物医学领域有着重要的应用。
电子是质量最轻的带电粒子，具有负电荷，其电荷量等于质子电荷的相反数，即-1。
电子围绕在原子核外的不同轨道上运动，形成电子壳层。
根据泡利不相容原理和阜居规则，每个轨道上最多容纳一定数目的电子。
电子的运动状态可以通过量子力学描述，其中包括能级、轨道和自旋等概念。
电子的位置和运动速度无法同时确定，这符合量子力学的不确定性原理。
原子中的质子和中子集中在原子核内，而电子则像云一样分布在核外的轨道上。
质子和中子的质量相对较大，所以它们决定了原子的质量。
而电子的质量较小，但占据了较大的体积，所以它们决定了原子的体积和化学性质。
质子数决定了原子的元素性质，中子数影响同位素的存在，而电子数决定了物质的化学反应和化学键的形成。
在物质微观粒子层面上，原子结构的研究对于理解物质的性质和变化机制具有重要意义。
随着科学技术的发展，人们对原子结构的认识不断深入，原子核的构成和性质、电子的能级和轨道分布都得到了详细解释。
中子和质子[原子核的两个组成粒子]
![中子和质子[原子核的两个组成粒子]](https://img.taocdn.com/s3/m/c68cb7236ad97f192279168884868762caaebbef.png)
中子和质子[原子核的两个组成粒子]中子（n）和质子（p）同为原子核的两个组成粒子（统称为核子），分别由不同的三个夸克构成。
其区别是，质子带一个单位的正电荷，而中子不带电。
在原子核内，通过β衰变（包括β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获），质子和中子可互相转换：p-->n+β++ν(中微子)；n-->p+β-+ν¯（反中微子）。
中子由一个带2/3e正电荷的上夸克和两个带1/3e负电荷的下夸克组成，两种夸克的电荷相互抵消，所以中子不显电性。
自由中子的质量为1.6749×1024g,是电子质量的1838.68倍。
中子和质子的尺寸相仿，均在2.5×10-15米数量级。
自由中子是不稳定的，可通过弱相互作用衰变为质子，放出一个电子和一个反中微子，半衰期为（10.61±0.16）分。
中子自旋为1/2，中子的磁矩为-1.91304275 单位核磁子。
标准模型预言中子具有微小、非零的电偶极矩。
质子是氢原子核。
由两个带2/3e正电荷的上夸克和一个带1/3e 负电荷的下夸克组成，带一个单位正电荷，质量约1.6726×10–24g，约为电子质量的1836.15倍。
质子自旋为1/2，磁矩为2.7928 单位核磁子。
质子半衰期最短为 1035年。
迄今为止，质子被认为是一种稳定的、不衰变的粒子。
但也有理论认为质子可能衰变，只不过其寿命非常长。
基本信息中文名中子和质子外文名neutron and proton符号中子（n）、质子（p）质量中子的质量为1.6749×1024g，质子质量约1.6726×10–24g电荷中字不带电，质子带正电荷中子的发现中子的概念是由卢瑟福(E.Rutherford)提出的，中子的存在是1932年由查德威克(J.Chadwick)用α粒子轰击铍的实验中证实的。
1930年，德国科学家玻特(W.Bothe)和其学生贝克(H.Becker)用镭的α-射线轰击铍原子时，发现射出的不是卢瑟福观察到的穿透力不强的质子，而是一种能穿透几英寸铅板的辐射--铍辐射。
第五章 5 粒子物理学发展概况
5 粒子物理学发展概况[学习目标] 1.了解发现新粒子的过程。
2.知道粒子的分类及特点(重点)。
3.了解夸克模型。
一、粒子“全家福”1．“基本”粒子(1)质子、中子、电子和光子，成为组成物质的基本单元，被称为基本粒子。
(2)基本粒子不“基本”：随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。
2．发现新的粒子、研究物质更深层次的结构，加速器和对撞机发挥了巨大的作用。
3．粒子“全家福”(1)粒子的分类⎩⎪⎨⎪⎧ 规范玻色子——玻色子轻子⎩⎪⎨⎪⎧ 带电——费米子中微子——费米子强子⎩⎨⎧ 介子——玻色子重子(p ，n ，p ，n 等)——费米子(2)实验中发现，存在着这样一类粒子，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，而电荷的符号相反，这些粒子叫作反粒子。
完全由反粒子组成的物质称为反物质。
(1)质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。
( × )(2)质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构。
( √ )(3)质子是带电的强子。
( √ )例1 为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。
“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是( )A ．由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成B ．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C ．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D ．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成答案 B解析 反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成。
故选B 。
例2 人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K 介子和π介子都是科学家在1947年发现的。
K －介子的衰变方程为K －→π0＋π－，其中K －介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0介子不带电。
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实验证明，除轻子还未发现有任何内部结构外， 核子、超子、介子即所有的强子都还能细分。
相互作用过程中遵守守恒定律： 能量守恒定律、动量守恒定律
角动量守恒定律、电荷量守恒定律 1964年盖尔曼等人提出强子由夸克组成。他认 为所有强子都是由三种夸克组成，这三种夸克分
别称为上夸克、下夸克、奇异夸克，分别用u、d、
弱作用 1012
引力作用
1039
作用范围 (m)
作用时间(s)
被作用粒子
1015
1023
强子
1017
10 20~10 16
1010
强子、轻子 强子、轻子 一切物体
传递子
介子
光子 中间玻色子 引力子
举例
核力 原子结合
β衰变 天体之间
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四、强子的夸克模型
原子由原子核和电子构成，原子核是由质子 和中子构成，那么质子、中子内部是否还有内部 结构？
ห้องสมุดไป่ตู้上页 下页 返回 退出
3.电磁相互作用
一切具有电荷或磁矩的全部粒子包括强子和轻 子都参与电磁相互作用。电磁相互作用通过电磁场 交换光子来实现。一些基本粒子通过电磁相互作用 发生衰变。电磁相互作用的强度比强相互作用弱， 电磁力的大小与物体间距离的平方成反比。
Fkq r 1q 22 k9109N m 2/kg2
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m 0c 2
光子 产生 湮没
两个
0
m 0c2
空位 空位
自由电子的能量区域
电子偶的产生和湮没
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二、粒子的分类
按照参与的相互作用分为： 1.轻子
参与弱相互作用，带电的轻子还参与电磁作用。
e
e
μ
τ
至今未发现轻子具有内部结构。
4.万有引力相互作用 所有粒子都参与万有引力相互作用，其强度比
弱作用还小，与物体间距离的平方成反比。传递引 力的粒子称为引力子。
F G m r 1 m 22 G 6 .6 7 1 0 1 1N m 2 /k g 2
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四种相互作用的比较
名称 相对强度
强作用 1
电磁作用
102
自旋 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2
同位旋 奇异数 重子数
1/2
0
1/3
1/2
0
1/3
0
-1
1/3
0
0
1/3
0
0
1/3
0
0
1/3
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质子p是由(uud)构成 中子n是由(udd)构成
π介 子是由( u)构d 成 π介-子是由( )u构d成 介π 子0 是由( uu)构或成dd
1.反粒子 1932年安德逊在宇宙射线中发现了正电子,从
1955年起陆续发现了反质子、反中子、反介子、 反超子。
正粒子和反粒子有相同的质量、自旋、寿命，电 荷等值反号，磁矩方向相反。从理论上说，还应该 有这些反粒子组成的反原子核、反原子、反物质、 反星体等。
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质子和反质子的运动轨迹
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要组成自旋为半整数的重子和自旋为零的介子，
夸克的自旋应为 ,它1的两个分量为 。如 果1 用电
2
2
子或质子所带电荷作为单位，为要组成电荷为正负
整数或零的强子，夸克所带的电荷就是分数电荷： u夸克的电荷为 ，d夸克2 e和s夸克的电荷为 。
2.费米子
自旋是 h 的半整数倍的基本粒子称为费米子。
包括重子和轻子。轻子、核子的自旋为1/2，超子的
自旋为1/2、3/2，.。..
由于介子和重子参加强相互作用又统称为强子。
1974年丁肇中等发现了 J /ψ粒子， J粒/ψ子也是一
种介子。
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三、粒子的相互作用和守恒定律
宇宙间的一切物质的相互作用归结为以下四种。 1. 强相互作用
1932年，斯特恩测得质子的磁2.79 ， 后p 来又 测得中子的磁矩为-1.91 （而 不p 是零），中子不
带电，可磁矩却不为零，说明中子还有内部结构。
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用能打入质子内部的高能量轻子打击质子， 由于轻子能量很高，能打入质子内部，因此可以 发现质子的内部是否有结构。
1956年霍夫斯塔特用高速电子轰击质子时， 发现质子的电荷分布半径为0.7fm.后来又发现中 子虽呈电中性，但内部却有正电和负电，电荷分 布半径为0.8fm。还发现核子内部存在好多个散射 中心。
2.轻子类 这类粒子质量较小，包括电子、μ子、τ子及其相
应的中微子。 3.介子类
质量介于重子和轻子之间的粒子称为介子。包括
K介子、π介子、 介 子。
4.光子类 只有光子一种，其静止质量为零。
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按自旋分为： 1.玻色子
自旋是 的h 整数倍的基本粒子称为玻色子。包括光
π 子类和介子类。光子的自旋为1， 介子的自旋为0。
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2.强子 参与强相互作用，也参与弱相互作用，带电的或中性
带磁矩的磁矩也参与电磁作用。 强子又可分为介子和重子。
3.媒介子 场量子或者规范玻色子，传递相互作用。 有光子、中间玻色子、胶子、引力子。
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按质量分为：
1.重子类
这类粒子质量较大，包括核子和超子（因质量 超过核子，故称为超子）。
s表示。三种夸克都有相应的反夸克。
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夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组 成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组 成。
夸克共有六种，其性质如下表所示。
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六种夸克特性表
夸克 电荷/e u(上) 2/3 d(下) -1/3 s(奇) -1/3 c(粲) 2/3 b(底) -1/3 t(顶) 2/3
强相互作用是一种原子核结合在一起的力， 它的作用范围为10m15 以下，故称短程力；作用时 间极短，约为 1s0,这23种相互作用强度大，比电磁 作用强得多，故称强作用。强相互作用只存在于 重子和介子之间。
2.弱相互作用 弱相互作用范围在10-17m以下，通常也称短程力。
弱相互作用的强度比强相互作用弱得多，作用时间慢得 多。参与弱相互作用的粒子：一切强子和轻子。
§15-4 粒子物理简介
一、粒子的发展概况
基本粒子
20世纪30年代，电子、光子、质子、中子随着新 的粒子被发现，基本粒子不是构成世界的基本单元。
粒子 例如：质子、中子、电子和它们的反粒子及 子、介子、K介子等。到目前为止， 已经发现了400多种基本粒子(包括共振 态粒子)。
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反粒子和奇异粒子