教科版高中物理选修3-5：粒子物理学简介

2．基本粒子的分类 按粒子参与相互作用的性质把粒子分为三类：它们分别 是：媒介子、轻子、 强子． 3．加速器 粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备，按加速粒子的路径大致分 为两类：一类是 直线加速器，带电粒子沿直线运动；一类是回旋加速器，带电 粒子沿圆弧运动，并反复加速．能够实现两束相对运动的粒子对接的设备叫 做对撞机．
1．新粒子的发现及特点
发现时间Biblioteka 1932 年1937 年 1947 年 20 世纪 60 年代后
新粒子
反粒子
K 介子与 π
μ子
超子
介子
质量与相对应的粒子
质量介于
比质子的
基本特点 相同而电荷及其他一
电 子 与 核 其质量比质子大
质量小
些物理性质相反
子之间
2.粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子
4．两点提醒 (1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ 子的质量比核子的质 量大，但力的性质决定了它属于轻子． (2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生 “湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．
4．关于粒子，下列说法正确的是( ) A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B．强子中都是带电的粒子 C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
【解析】 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子， 不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故 A、B 错误；夸克模型 是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－3e，说明电子电荷 不再是电荷的最小单位，C 错误，D 正确．
【答案】 D
5．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.
[再判断] 1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×) 2．质子和反质子的电量相同，电性相反．(√) 3．按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元．(√) 4．回旋加速器加速带电粒子时，高频电源的频率应等于回旋粒子的频 率．(√)
[后思考] 1．为什么说基本粒子不基本？
【提示】 一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂 结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒 子组成的．
第7节 粒子物理学简介
粒子物理学简介
[先填空] 1．基本粒子 (1)1897 年汤姆孙发现了电子后，人们又陆续发现了质子、中子，认为电子、 中子、质子是组成物质的基本粒子． (2)1932 年，安德森发现了正电子，它的质量、电荷量与电子相同，电荷符 号与电子相反，它被称为电子的反粒子，正电子也成为了基本粒子．
2．北京正负电子对撞机于 1988 年 10 月完成建设，成功实现正负电子对撞， 你了解对撞机的工作原理吗？它有什么作用？
【提示】 对撞机的工作原理是粒子先在同步加速器中加速，然后射入对 撞机．在对撞机里两束粒子流反方向回旋，并进一步加速，在轨道交叉的地方 相互碰撞．
对撞机的出现，大大提高了有效作用能，因此它在高能物质实验中起着日 益显著的作用．近年来，在粒子物理中的一系列重大发现和研究成果，几乎都 是在对撞机上获得的．
【导学号：22482053】
(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即：中微子 ＋11H→10n＋01e
可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________． (2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整 体后，可以转变为两个光子(γ)，即01e＋0－1e→2γ 已知正电子和电子的质量都为 9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相 遇不可能只转变为一个光子，原因是什么？
【解析】 (1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知 中微子的质量数和电荷数都是 0.
(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为 零，则 E＝Δmc2，故一个光子的能量为E2，代入数据得E2＝8.2×10－14 J．正电子 与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有 产生 2 个光子，此过程才遵循动量守恒定律．
【答案】 0 和 0 8.2×10－14 J 见解析
对核反应中新生成粒子的认识 新生成的粒子和实物粒子一样，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量 守恒定律等力学规律．
谢谢
备注
光子、中间玻色子、
光子、中间玻色子、
媒介子 传递各种相互作用
胶子分别传递电磁、
胶子
弱、强相互作用
电子、电子中微子、
轻子 不参与强相互作用 μ 子、μ 子中微子、τ 未发现内部结构
子、τ 子中微子
强子有内部结构，由
质子、中子、介子、
强子 参与强相互作用
“夸克”构成；强子
超子
又可分为介子和重子
3.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，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克．