物理：19.8《粒子和宇宙》剖析

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物理3-5人教新资料19.8粒子和宇宙精品资料

解析：根据核聚变的定义可知，C 选项正确，A 选项属于原子核的人工转变，B 选项属于重核的裂变，而 D 选项则属于原子核的衰变．
9
3 1．一个氘核(2 H) 与一个氚核 ( 1 1H)发生聚变，产生一个中子
和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中( B ) A．吸收能量，生成的新核是4 2He B．放出能量，生成的新核是4 2He C．吸收能量，生成的新核是3 2He D．放出能量，生成的新核是3 2He
产生夸克、宇宙大爆炸轻子、胶子等粒子
1044 s,温度降到1032K
强子时代轻子时代
宇宙由混合电离气体组成核合成时代
温度降到3 000K 继续冷却电子和质子复合成为中性的氢原子形
物理选修3-5人教新资料19.8粒子和宇宙精品资料
知识点 1 物质的结构
1．粒子世界：电子、质子和中子还可再分，不存在“基本
粒子”．从 20 世纪 30 年代以来，人们陆陆续续发现的粒子达到 400 多种． 2．反粒子：实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与反粒子．它相同而电荷及其他物理性质相反的粒子，叫做_________
一万年后,温度降到104K
106 s,温度降到1013K
温度降到1011K
温度降到1 09 K
成恒星和星系．
5
2．恒星的演化
收缩、升温宇宙尘埃→星云团→恒星诞生氢核聚合成氦核继续收缩、升温经历多次膨胀与收缩白矮星或中子星氦核聚合成碳核
或黑洞．
(1)写出该热核反应方程；
(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能
量？(结果保留四位有效数字)
13

高中物理第十九章原子核第78节核聚变粒子和宇宙讲义含解析新人教版选修

核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。

聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。

(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。

聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。

(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②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射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。

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)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。

(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。

(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。

例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。

2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。

要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。

3．特点(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。

(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。

4．应用(1)核武器——氢弹。

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、

[精品课件]201x-201x学年高中物理第十九章原子核 19.8 粒子和宇宙课件新人教版选修3-5

子相互作用子、胶子
传递弱相互作用;胶子传递强相
互作用
一二三
三、宇宙的演化
时间宇宙形成之初大爆炸之后约 10-44 s 大爆炸之后约 10-6 s 时间稍大于 10-6 s
温度
1032 K 1013 K 1011 K
粒子
“粒子家族”
产生了夸克、轻子、胶子等粒子
夸克构成了质子和中子等强子,称为强子时代只剩下少量夸克,而自由的光子、中微子和电子等轻子大量存在,称为轻子时代
即存在分数电荷。
4.夸克禁闭:夸克不能以自由的状态单个出现,这种性质称为夸克
禁闭。
一二三四五
四、宇宙的演化宇宙起源于一次大爆炸,这种理论被称为宇宙大爆炸理论。
宇宙大爆炸
温度 1011 �� 轻子时代
温度 1032 K
夸克、轻子、胶子等粒子
温度 109 ��
温度 104��
类型一
类型二
对宇宙演化的理解
【例题2】关于宇宙的成因,目前比较容易被接受的是宇宙起源
于
。
解析：目前关于宇宙成因有许多说法,其中具代表性和多数科学
家所接受的是“大爆炸”学说,即认为宇宙起源于一次大爆炸。尽管
“大爆炸”学说受到很多人的支持,但仍有很多不解之谜。
答案：大爆炸
题后反思宇宙成因的说法很多,大爆炸理论是最具代表性的。
发现的粒子
互作用
说明
强相互作质子、中子、介质子是最早发现的强子,强子有
强子用
子、超子
内部结构,由“夸克”粒子构成;强
子又分为介子和重子两类
电子、电子中微轻子不参与强子、μ 子、μ 子中最早发现的轻子是电子,未发现

人教版高中物理课件-粒子和宇宙

-1/3
u 上誇克
0.00 4
2/3
-1/2 0 +1/3 0 0 0 1/2
1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇誇克 0.15 -1/3 1/2 1/3
-1 -2/3 0 0 0
c 粲誇克 1.5 2/3 b 底誇克 4.7 -1/3
00
0 +1/3 +1 0 0 0 +1/3 0 +1 0
t 頂誇克 174 2/3
四、宇宙的演化
宇宙——從何而來？
➢ ➢
• 大爆炸理論 (The Big Bang Theory)
• 宇宙從一個“奇點”爆炸產生
宙時各大間處爆的同炸零時是點產在
生無限
的
宇
五、恒星的演化
粒子物理和宇宙學殊途同歸
17．中子內有一個電荷量為+2e/3 的上誇克和兩個電荷量為的 -1e/3 下誇克，一簡單模型是三個誇克都在半徑為r 的同一圓周上，如圖1所示。圖2給出的四幅圖中，能正確表示出各誇克所受靜電作用力的是:
社會的必要性； • （2）培養學生的科學探索精神。
• 教學重點：瞭解構成物質的粒子和宇宙演化過程 • 教學難點：各種微觀粒子模型的理解 • 教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。 • 教學用具： • （1）Internet網路素材、報刊雜誌、影視媒體等； • （2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、
強作用
1
< 10-15
10-23
強子
電磁作用 ~10-2
長程
10-20 ~ 10- 強子輕子光
16
子
弱作用 ~10-13 < 10-17 ~ 10-8

19.8 粒子和宇宙(解析版)

19.8 粒子和宇宙学习目标1．知道粒子的分类及其作用。

2．了解宇宙起源的大爆炸说及恒星的演化。

知识点一、新粒子的发现2．发现新粒子：20 世纪30 年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。

（1）1932 年发现正电子；1937 年发现μ子；1947 年发现K 介子与π介子（2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400 多种。

（3）许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子。

3．探测工具：粒子加速和粒子探测是研究粒子物理的主要工具。

4．粒子的分类按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。

强子：是参与强相互作用的粒子：质子、中子… （强子又分为介子和重子）轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。

电子、电子中微子媒介子：传递各种相互作用的粒子。

光子、胶子…。

1轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用知识点二、夸克模型1．1964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）。

夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。

（1）组成强子的粒子有六种夸克，分为上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。

2 1（2）夸克带电荷为元电荷的+或-倍，每种夸克都有对应的反夸克，夸克不能以自由的状态单个3 3出现。

3．科学家们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，是物理学发展面临的一个重大课题。

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。

而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。

1 1 0 ＋1 1 0 ＋1 【题 1】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。

教法分析19.8 粒子和宇宙

课题研究：研究建筑石材的放射性
值得研究
第8节ห้องสมุดไป่ตู้子和宇宙
初步了解，意识到粒子物理学还很不成熟
粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为“大统一理论”。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。

高中物理第十九章原子核粒子和宇宙课堂互动学案新人教选修

8 粒子和宇宙课堂互动三点剖析一、现代粒子理论媒介子：传递各种相互作用的粒子.主要是光子和胶子，光子传递电磁相互作用，胶子传递强相互作用.强相互作用比电磁相互作用强得多.如核子之间的核力就属于强相互作用.轻子：不参与相互作用的粒子.主要有电子、电子中微子、μ介子和μ子中微子、τ子和τ子中微子、轻子目前认为也没有内部结构.强子：参与强相互作用的粒子.主要包括质子、中子、介子和超子.强子有内部结构，由更基本的粒子——夸克组成.二、夸克模型的理解夸克是带分数电荷的，每个夸克带e 32+或e 31-电荷(e 为质子电荷单位).现代粒子物理学认为，夸克共有6种，它们组成了所有的强子，如一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成，则上夸克带e 32+电荷，下夸克带e 31-电荷.上、下夸克的质量略微不同.中子的质量比质子的质量略大一点点，过去认为可能是由于中子、质子的带电荷量不同造成的，现在看来，这应归于下夸克质量比上夸克质量略大一点点. 三、宇宙的演化过程1.现今的宇宙起源于大爆炸，宇宙演化的早期体积很小，温度极高，演化非常快，演化时体积不断迅速膨胀，同时温度不断迅速下降.当温度从极高降到一定范围时，出现夸克、轻子、胶子和其他规范粒子.体积再膨胀，温度再降低后，夸克、反夸克又结合而成各种介子和重子，从而形成强子物质.这些迅速演化过程都发生在宇宙大爆炸之后的第1 s 内.温度继续降低，质子和中子结合成较重的原子核.以后体积继续膨胀，温度继续降低，一步步出现各种原子、分子，一直演化到现在的世界.2.大多数恒星内部每时每刻都在进行着激烈的系列核反应，在处理这类问题时，大都可以采取这种等效的处理方法，同时结合质能方程和能量守恒定律求解. 各个击破【例1】 1959年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co 6027进行了实验验证.次年，李、杨二人为此获得了诺贝尔物理学奖.Co 6027的衰变方程是：e A Z v e Ni Co ++→-016027，其中e v 是反中微子，它的电荷为零.静止质量可认为是零.(1)在上述衰变方程中，衰变产生Ni AZ 的质量数A 是__________，核电荷数Z 是_________.(2)在衰变前Co 6027是静止的，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni A Z 和e 01-的运动径迹不在同一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni A Z 和e 01-，那么衰变过程将违反________守恒定律. 解析:(1)根据质量数守恒可知A=60，根据核电荷数守恒可知Z=28.(2)由衰变前后动量守恒判断Ni 6028与e 01-必在同一直线上，否则将违反动量守恒定律.答案：(1)60 28 (2)动量【例2】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( )A.π+由u 和d 组成 B.π+由d 和u 组成C.π-由u 和d 组成D.π-由d 和u 组成解析：由电荷守恒可知，π+由u 和d 组成，π-由d 和u 组成.答案：AD【例3】某恒星内部发生的一系列核反应如下：N C p v e C N N C p e 147136136137137126,,→+++→→++, α+→+++→+++N N p v e N O O N p e 126157157158158147,,.其中，p 为质子，α为α粒子，e +为正电子，v e 为一种中微子，已知m p =1.672 648×10-27kg,m α=6.644929×10-27 kg,me=9.11×10-31 kg ，中微子质量不计.真空中的光速c=3×108m/s ，试计算该系列反应完成后释放的能量.解析：将各核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终可等效为：4p→α+2e ++2v e根据质能关系和能量守恒有4m p c 2=m αc 2+2m e c 2+Q ，得释放的能量Q=3.95×10-12J.答案：3.95×10-12J【例4】太阳放出的大量中微子向地球飞来，科学家发现中微子在向地球传播的过程中衰变为一个μ子和一个τ子，若在衰变中发现μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( ) A.可能与μ子同方向 B.可能与μ子反方向C.不一定与μ子在同一条直线上D.一定与μ子在同一条直线上解析：在衰变中动量守恒，发现μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向一定与μ子在同一条直线上，可能与μ子同方向也可能与μ子反方向. 答案：ABD2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．下列说法正确的是（）A ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的B ．铀核（23892U ）衰变为铅核（20682Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的2．下雨天，大量雨滴落在地面上会形成对地面的平均压强。

19.8粒子和宇宙ppt课件

16
物理学中有一个非常有趣的现象：研究微观粒子物理、量子理论、与研究宇宙的理论竟然相互沟通，相互支持。正如诺贝尔物理学奖学者格拉肖所说：“隐藏在原子内心的，是宇宙结构的秘密。”，那么宇宙到底从何而来呢？
17
大爆炸理论 (The Big Bang Theory) 宇宙从一个“奇点”爆炸产生
21
爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙。
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宇宙大爆炸理论： (Big Bang)是一种学说,是根据天文观
测研究后得到的一种设想.大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸.大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙.现在，许多科学家都支持这一说法，并产生了大量的科学证据证明这一学说。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。大爆炸后10-43秒宇宙从量子背景出现。大爆炸后10-35秒同一场分解为强力、电弱力和引力。大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。大爆炸后0.01秒 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 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。大爆炸后1秒 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13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。

人教版高中物理选修3-5第十九章原子核19.8粒子和宇宙教学课件 (共16张PPT)

2013年诺贝尔物理学奖颁发给了比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和英国物理学家彼得·希格斯，表彰他们描述了粒子物理学的标准模型，其预测的基本粒子—希格斯玻色子，被欧洲核子研究中心运行的大型强子对撞机通过实验发现．
彼得·希格斯
粒子
粒子
思考讨论
对原子的认识花了2000年左右，而后来大量粒子的发现只用了100年左右，对此你有何感想？
1.观念的突破
2.研究方法的不断完善
3.研究工具的不断进步
粒子
同步
加速器
直线加速器装置示意图
直线
国家同步辐射实验室能量为800M℮V的电子存储环
粒子
对撞机
北京正负电子对撞机鸟瞰图
1988 年北京正负电子对撞机首次对撞成功时的情景
欧洲LHC 的鸟瞰示意图，它的周长高达27 km．
视频-人与宇宙
粒子和宇宙
Particle &Universe
粒子
李政道丁肇中
杨振宁
华人的贡献
朱棣文
粒子
粒子
作为物质的质量之源，希格斯玻色子连接着粒子获得质量的领域．没有希格斯玻色子，宇宙和人类就不会存在．长期以来，希格斯玻色子难觅踪影，无数全球顶级科学家苦苦捕捉着这一“上帝粒子”的存在证据．
宇宙
π介子就是汤川秀树在1935年提出的介子（.质子和质子间，质子和中子间，中子和中子间，都有一种由于交换介子而交互吸引的作用力.）从汤川秀树的核力理论提出,到π介子的发现,标志着人类对物质的认识向前跨进了一步, 开辟了一个新的领域,即从认识原子核深入到认识基本粒子的领域
汤川秀树
粒子
宇宙
大爆炸 Big Bang
137亿年

高中物理选修3-5：19.8 粒子和宇宙课件

1.大爆炸理论
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。
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
费密子
(Ω超子 3/2)
轻子分类（共12种）
分类
正反粒子
自旋 η
电子 e- e+
轻 μ子 μ- μ+
τ子 τ- τ+ 1/2
中 νe νe
子微 νμ νμ
子 ντ ντ
电荷量 e
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/112021/3/112021/3/112021/3/11
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夸克
质量
电荷 e
自旋
重同同位子位旋分数旋量
奇异数
顶
超荷
粲数
底数数
d 下夸克 0.008 -1/3 u 上夸克 0.004 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日星期四2021/3/112021/3/112021/3/11

物理：19.8《粒子和宇宙》课件(新人教版选修3-5)

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
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
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。
-1/3

19.8 粒子和宇宙

粒子的分类
现在已经发现的粒子达到400多种。
按照粒子与各种相互作用的关系，将粒子分为三类。
强子：参与强相互作用的粒子。例如：质子。
强子又分为介子和重子两类。
媒介子：传递各种相互作用的粒子。如：光子、
中间玻色子、胶子。分别传递电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用。
三、夸克模型
1964年盖尔曼提出夸克的设想，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。。
白矮星、地球和中子星大小的比较
诞生稳定衰老
归宿
练习 1、下列微粒按从大到小的顺序排列正确的是： A、分子、夸克、质子、电子 D B、分子、原子、电子、原子核 C、原子核、电子、质子、分子 D、分子、原子核、质子、夸克
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: B
二、发现新粒子
20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中陆续发现了一些新的粒子。
1932年发现了正电子
后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做超子。
粒子加速器使带电粒子加速到很高的能量，有助于发现更多的新粒子。
反粒子
质量、寿命、自旋等物理性质相同而电荷等其他性质相反的粒子。电子质子正电子反质子

大爆炸理论 (The Big Bang Theory) 宇宙从一个“奇点”爆炸产生

大爆炸之后约10-44s，温度为1032K，产生了夸克、轻子、胶子等粒子。大爆炸后约10-6s，温度下降到1013K，夸克构成了质子和中子等强子，成为强子时代。再晚一些时候，温度下降到1011K，只剩下少量夸克，而自由的光子、中微子和电子等轻子大量存在，成为轻子时代。温度下降到109K，中子和质子结合成氘核，并很快生成氦核，同时有氚核、氦3等其他轻核生成，成为核合成的时代。大爆炸1万年之后，温度降到104K，宇宙由电子、质子和氦核的混合电离气体组成。温度降到3000K，电子和质子复合成为中性的氢原子。继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系。

2024年高考物理：高中物理粒子和宇宙的详解

2024年高考物理：高中物理粒子和宇宙的详解“基本粒子”不基本直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的内部结构。

发现新粒子(1)新粒子：20世纪30年代人们对宇宙射线的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子及以后的超子、反粒子等。

夸克模型宇宙的演化研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同。

恒星的演化当温度降到3000 K时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或黑洞。

“基本粒子”不基本(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子．(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．(4)研究粒子的主要工具粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具。

粒子的分类（1）按自旋分类3.共振态粒子—寿命极短（约10-23s）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。

按相互作用分类轻子（共12种）强子分类夸克模型(1)夸克的提出许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。

(2)夸克的分类夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。

每种夸克都有对应的反夸克。

(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。

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

高中物理第十九章原子核第78节核聚变粒子和宇宙讲义含解析新人教版选修3_520190412146

第7、8节核聚变粒子和宇宙1.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫核聚变。

2．约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。

3．粒子分为三大类，有媒介子、轻子、强子。

美国物理学家盖尔曼提出，强子是由夸克构成的。

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．条件(1)轻核的距离要达到10－15_m 以内。

(2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应。

3．核反应举例(1)热核反应主要应用在核武器上，如氢弹。

(2)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。

(3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H ＋31H→42He ＋10n ＋γ该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。

4．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。

5．聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。

6．控制方法(1)磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是环流器。

(2)惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内，来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用激光从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。

二、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本(1)19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。

(2)后来认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并称为“基本粒子”。

随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，另外又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。

所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。

2．发现新粒子与夸克模型(1)反粒子实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子。