高能粒子物理ppt
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1961年，美国物理学家盖尔曼(M.Gell-Mann)和尼曼 (Y.Neeman) 提出用SU(3)对称性对强子进行分类的 “八重 法”。这一方法概括了当时已经发现的大量粒子，并预言了 Ω-1粒子的存在。这一预言于1964年被实验证实。
粒子物理学的发展
3.夸克理论 1964年盖尔曼进一步提出假设，即作为SU(3)群的物理基础的
速器（能量为3.3×1010eV）上发现
了一个新粒子，将其命名为“J”，并
于11月份宣布。同时在美国西海岸的
斯坦福大学直线加速器中心的里克特
小组也发现了类似的粒子，并将其命
名为“ψ”。因此，这个粒子就命名为
“J/ψ”。不久在意大利和德国的加速
器上也相继观察到这个粒子。为此，
丁肇中和里克特容获1976年诺贝尔物
粒子物理学的发展
1955年赛格雷、张伯伦在高能加 速器上获得了反质子。1956年发 现王反淦中昌子发。现了19反59西年格，马我负国~超科 子学家 （ ）。人们又开始想到能否用反 质子、反中子、正电子，组成一个 反原子。
1995年开始，欧洲粒子研究中心 的科学家，在(LEAR)低能反质子 环中，产生了9个反氢原子，虽然 它们存在的时间仅为三亿分之四秒， 但是，却将人们对物质的认知领域 大大扩展了。
雷赛 像格 伦张 像伯
粒子物理学的发展
现在公认的科学分类方法是按粒子参与相互作用的类型来分。 粒子共参与四种相互作用：强相互作用、电磁相互作用、弱相 互作用、引力相互作用。由于相互作用和前三种相比太弱，因 此粒子物理学中不考虑它。 ①轻子：主要参与弱作用，带电的轻子也参与电磁作用，自旋 都是1/2，所以是费米子；轻子必定以粒子与反粒子对的形式 生成湮灭。电子等6种是轻子，加上它们的反粒子，轻子共12 种。 ②强子：直接参与强相互作用的粒子统称为强子，强子也参与 弱作用，带电强子也参与电磁相互作用。强子又分为介子和重 子两类：自旋为整数或零的称为介子，如π、K、Η等；自旋 为半整数的称为重子，如p、n、Σ、Λ、Ξ等； ③规范玻色子：是传递各种相互作用的中介者，它们是传递电 磁作用的光子；传递弱作用的W±、Z0，传递强作用的胶子。 胶子至今未发现。规范玻色子都是玻色子。
5. 底夸克(b)和顶夸克(t) 根据基本粒子的发现历史，可将夸克分为三代，第一代夸克
2.理论基础是量子场论，是解释微观现象的基本 理论。
粒子物理学的发展
杨振宁、李政道大胆提出粒子在弱相互作用中，宇称不一 定守恒，θ粒子和τ粒子可能是同一种粒子
李 政 道 和 杨 振 宁
粒子物理学的发展
吴健雄的实验验证
吴
吴健雄做了极化钴
健
60原子核β衰变实验，
雄
将钴60置于0.01K的低
温环境中的磁场内，实
粒子物理学的发展
粒子物理 (高能物理)是研究场和粒子的性质、运 动、相互作用和相互转化规律的学科，也是研究 粒子内部结构规律的学科，是当代物理学发展的 前沿。
1.实验研究:主要是通过高能粒子的相互碰撞，用 实验手段发 现新粒子。到目前已经发现了300多 种。
采用的试验设备有加速器、对撞机、探测器、 计算机和数据处理系统。
里克特
理学奖。
J/ψ粒子是自Leabharlann Baidu为1的玻色子，质量很大，比质子质量还大3倍多。它的电荷
是2e/3；但寿命却出奇的长，达到10-20秒，是类似能量的典型强子的1000
多倍。
为了说明J/ψ粒子的性质，人们提出了一种新的夸克---桀夸克（c夸克）。
J/ψ粒子是由一个桀夸克和一个反桀夸克组成的束缚态。
粒子物理学的发展
粒子物理学的发展
二、强子结构和夸克理论 1.坂田模型
最早提出强子结构模型的是费米和杨振宁，1949年他们 提出，π介子是由核子（质子、中子）和它们的反粒子（反质 子和反中子）组成。由于当时反质子和反中子尚未发现，所以， 这一模型的提出需要一定的知识积累和胆识。
1955年，坂田昌一提出“坂田模型”：强子都是由质子、 中子和Λ超子以及它们的反粒子组成。这些粒子称为基础粒子。 2.八重法
粒子物理学的发展
由于夸克模型能够成 功的解释许多已知事 实，把极为复杂的事 情变得非常简单，而 且在说明强子分类和 质量谱等方面非常成 功，所以这一模型为 大多数人所接受。 1969年，盖尔曼获得 诺贝尔物理学奖。
盖尔曼像
粒子物理学的发展
4.桀夸克的发现
1974年8月，丁肇中领导的研究
小组，在布鲁克海文实验室的质子加
反粒子：反粒子的质量、寿命、自旋等与粒子相同，而电荷 等相加性量子数与粒子异号。
首先从理论上预言反粒子存在的人，是英国人狄拉克。25 岁时狄拉克对量子力学就做出了令人瞩目的贡献。此后他致 力于建立相对论性电子理论。终于他提出了著名的狄拉克方 程。该方程不仅简洁、优美，而且还能解出实验的自旋值和 磁矩值，精细结构，将量子力学中的康普顿散射、塞曼效应 等事实，通过相对论电子理论统一起来。
验说明了β 衰变规律宇
称不守恒，使杨、李的
观点得到了验证，打破
了人们的传统观念。
粒子物理学的发展
一、粒子的分类 在粒子物理学的发展过程中，提出过不同的分类方案，
如①早期按粒子的质量分类：光子（0）、轻子（轻）、介子 （轻子和重子之间）、重子（重）； ②按粒子的寿命分为稳定粒子（平均寿命>10-18s)和不稳定 粒子（平均寿命在10-20-10-24S）； ③分为粒子和反粒子。
三重态，不仅仅是某种数学框架，而是三种不同的粒子：上夸克 (u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)。并提出强子结构的“夸克”模型： 他认为夸克是自然界中更基本的组成粒子，所有强子都是由三种 夸克和它们的反粒子组成。
夸克性质：①夸克必须是费米子。因为费米子可以构成费米子， 也可以构成玻色子；而玻色子只能构成玻色子，不能构成费米子。 ②夸克具有分数电荷。上夸克的电荷为2e/3，下夸克的电荷为-e/3， 奇异夸克的电荷也为-e/3。③夸克带有色荷：红色(R)、黄色(Y)、 绿色(G)。这些色荷决定夸克参与强相互作用的强弱程度。 标准模型：中子由2个下夸克和1个上夸克构成，写作(udd)；质子 则由2上夸克和1下夸克构成，记为(uud)。在强子内部，夸克通过 胶子传递强相互作用。胶子带有色荷，彼此有相互作用，可以形 成胶子-胶子束缚态（即胶球）。
粒子物理学的发展
3.夸克理论 1964年盖尔曼进一步提出假设，即作为SU(3)群的物理基础的
速器（能量为3.3×1010eV）上发现
了一个新粒子，将其命名为“J”，并
于11月份宣布。同时在美国西海岸的
斯坦福大学直线加速器中心的里克特
小组也发现了类似的粒子，并将其命
名为“ψ”。因此，这个粒子就命名为
“J/ψ”。不久在意大利和德国的加速
器上也相继观察到这个粒子。为此，
丁肇中和里克特容获1976年诺贝尔物
粒子物理学的发展
1955年赛格雷、张伯伦在高能加 速器上获得了反质子。1956年发 现王反淦中昌子发。现了19反59西年格，马我负国~超科 子学家 （ ）。人们又开始想到能否用反 质子、反中子、正电子，组成一个 反原子。
1995年开始，欧洲粒子研究中心 的科学家，在(LEAR)低能反质子 环中，产生了9个反氢原子，虽然 它们存在的时间仅为三亿分之四秒， 但是，却将人们对物质的认知领域 大大扩展了。
雷赛 像格 伦张 像伯
粒子物理学的发展
现在公认的科学分类方法是按粒子参与相互作用的类型来分。 粒子共参与四种相互作用：强相互作用、电磁相互作用、弱相 互作用、引力相互作用。由于相互作用和前三种相比太弱，因 此粒子物理学中不考虑它。 ①轻子：主要参与弱作用，带电的轻子也参与电磁作用，自旋 都是1/2，所以是费米子；轻子必定以粒子与反粒子对的形式 生成湮灭。电子等6种是轻子，加上它们的反粒子，轻子共12 种。 ②强子：直接参与强相互作用的粒子统称为强子，强子也参与 弱作用，带电强子也参与电磁相互作用。强子又分为介子和重 子两类：自旋为整数或零的称为介子，如π、K、Η等；自旋 为半整数的称为重子，如p、n、Σ、Λ、Ξ等； ③规范玻色子：是传递各种相互作用的中介者，它们是传递电 磁作用的光子；传递弱作用的W±、Z0，传递强作用的胶子。 胶子至今未发现。规范玻色子都是玻色子。
5. 底夸克(b)和顶夸克(t) 根据基本粒子的发现历史，可将夸克分为三代，第一代夸克
2.理论基础是量子场论，是解释微观现象的基本 理论。
粒子物理学的发展
杨振宁、李政道大胆提出粒子在弱相互作用中，宇称不一 定守恒，θ粒子和τ粒子可能是同一种粒子
李 政 道 和 杨 振 宁
粒子物理学的发展
吴健雄的实验验证
吴
吴健雄做了极化钴
健
60原子核β衰变实验，
雄
将钴60置于0.01K的低
温环境中的磁场内，实
粒子物理学的发展
粒子物理 (高能物理)是研究场和粒子的性质、运 动、相互作用和相互转化规律的学科，也是研究 粒子内部结构规律的学科，是当代物理学发展的 前沿。
1.实验研究:主要是通过高能粒子的相互碰撞，用 实验手段发 现新粒子。到目前已经发现了300多 种。
采用的试验设备有加速器、对撞机、探测器、 计算机和数据处理系统。
里克特
理学奖。
J/ψ粒子是自Leabharlann Baidu为1的玻色子，质量很大，比质子质量还大3倍多。它的电荷
是2e/3；但寿命却出奇的长，达到10-20秒，是类似能量的典型强子的1000
多倍。
为了说明J/ψ粒子的性质，人们提出了一种新的夸克---桀夸克（c夸克）。
J/ψ粒子是由一个桀夸克和一个反桀夸克组成的束缚态。
粒子物理学的发展
粒子物理学的发展
二、强子结构和夸克理论 1.坂田模型
最早提出强子结构模型的是费米和杨振宁，1949年他们 提出，π介子是由核子（质子、中子）和它们的反粒子（反质 子和反中子）组成。由于当时反质子和反中子尚未发现，所以， 这一模型的提出需要一定的知识积累和胆识。
1955年，坂田昌一提出“坂田模型”：强子都是由质子、 中子和Λ超子以及它们的反粒子组成。这些粒子称为基础粒子。 2.八重法
粒子物理学的发展
由于夸克模型能够成 功的解释许多已知事 实，把极为复杂的事 情变得非常简单，而 且在说明强子分类和 质量谱等方面非常成 功，所以这一模型为 大多数人所接受。 1969年，盖尔曼获得 诺贝尔物理学奖。
盖尔曼像
粒子物理学的发展
4.桀夸克的发现
1974年8月，丁肇中领导的研究
小组，在布鲁克海文实验室的质子加
反粒子：反粒子的质量、寿命、自旋等与粒子相同，而电荷 等相加性量子数与粒子异号。
首先从理论上预言反粒子存在的人，是英国人狄拉克。25 岁时狄拉克对量子力学就做出了令人瞩目的贡献。此后他致 力于建立相对论性电子理论。终于他提出了著名的狄拉克方 程。该方程不仅简洁、优美，而且还能解出实验的自旋值和 磁矩值，精细结构，将量子力学中的康普顿散射、塞曼效应 等事实，通过相对论电子理论统一起来。
验说明了β 衰变规律宇
称不守恒，使杨、李的
观点得到了验证，打破
了人们的传统观念。
粒子物理学的发展
一、粒子的分类 在粒子物理学的发展过程中，提出过不同的分类方案，
如①早期按粒子的质量分类：光子（0）、轻子（轻）、介子 （轻子和重子之间）、重子（重）； ②按粒子的寿命分为稳定粒子（平均寿命>10-18s)和不稳定 粒子（平均寿命在10-20-10-24S）； ③分为粒子和反粒子。
三重态，不仅仅是某种数学框架，而是三种不同的粒子：上夸克 (u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)。并提出强子结构的“夸克”模型： 他认为夸克是自然界中更基本的组成粒子，所有强子都是由三种 夸克和它们的反粒子组成。
夸克性质：①夸克必须是费米子。因为费米子可以构成费米子， 也可以构成玻色子；而玻色子只能构成玻色子，不能构成费米子。 ②夸克具有分数电荷。上夸克的电荷为2e/3，下夸克的电荷为-e/3， 奇异夸克的电荷也为-e/3。③夸克带有色荷：红色(R)、黄色(Y)、 绿色(G)。这些色荷决定夸克参与强相互作用的强弱程度。 标准模型：中子由2个下夸克和1个上夸克构成，写作(udd)；质子 则由2上夸克和1下夸克构成，记为(uud)。在强子内部，夸克通过 胶子传递强相互作用。胶子带有色荷，彼此有相互作用，可以形 成胶子-胶子束缚态（即胶球）。