*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,空白演示,在此输入您的封面副标题,空白演示在此输入您的封面副标题,第十九章：原子核,第,8,节：粒子和宇宙,第十九章：原子核 第 8 节：粒子和宇宙,1,、了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史；,2,、初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。,1、了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史；,预读教材，了解知识，感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法；了解构成物质的粒子和宇宙演化过程。,通过探究讨论学习，能够突破传统思维理解各种微观粒子模型。,预读教材，了解知识，感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方,1,“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、,_,和,_,，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,_,2,发现新粒子,(1),新粒子：,20,世纪,30,年代人们对,_,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,_,，,1937,年发现,_,，,1947,年发现,_,和,介子及以后的超子、反粒子等,质子,中子,内部结构,宇宙射线,正电子,子,K,介子,1“基本粒子”不基本质子中子内部结构宇宙射线正电子子,媒介子,轻子,强相互作用,子,各种相互作用,夸克,底夸克,顶夸克,媒介子轻子强相互作用子各种相互作用 夸克底夸克顶夸克,4,宇宙的演化,研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究,_,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。,5,恒星的演化,当温度降到,_,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,_,。,宇宙,3000,K,黑洞,4宇宙的演化宇宙3000 K黑洞,(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,一、“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、质子和中子是组成物质,2.,粒子,的分类,（,1,）按自旋分类,3.,共振态粒子,寿命极短（约,10,-23,s,）,2.粒子的分类（1）按自旋分类3.共振态粒子 寿命极短（,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。,引力子 自旋应为,2,、静止质量和电荷为零，以光速运动。,光子 自旋为,1,，,是玻色子。,3.,正粒子、反粒子,4.,按相互作用分类,正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理,轻子（,共,12,种,）,中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。,说明,-1 +1,-1 +1,-1 +1,0,0,0,轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用,强子分类,K,介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象。,协同产生,:,一个超子总是和一个或几个,K,介子同时产生。,奇异粒子协同产生的过程极快,(,约为,10,-23,s,),表明是在强相互作用下进行的；而衰变过程很慢,(,寿命约为,10,-8,10,-10,s,),，表明是在弱相互作用下进行的。,、,K,介子等,质子、中子及其反粒子,超子及反粒子,整数,玻色子,费密子,强子分类 K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下,(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。,二、夸克模型,(1)夸克的提出二、夸克模型,例如：质子 奇异粒子,+,介子,例如：质子 奇异粒子+介子,1.,质子,(uud),电荷,:,重子数,:,奇异数,:,自旋,:,同位旋,:,1.质子(uud)电荷:重子数:奇异数:自旋:同位旋:,2.,奇异粒子（,uus,）,电荷,:,重子数,:,奇异数,:,自旋,:,2.奇异粒子（uus）电荷:重子数:奇异数:自旋:,3.,+,介子,重子数,:,电荷,:,奇异数,:,自旋,:,同位旋分量,:,3.+介子 重子数:电荷:奇异数:自旋:,例,1,K,介子衰变的方程为,K,0,，其中,K,介子和,介子带负的基元电荷，,0,介子不带电一个,K,介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧,AP,，衰变后产生的,介子的轨迹为圆弧,PB,，两轨迹在,P,点相切，它们的半径,R,K,与,R,之比为,21,。,0,介子的轨迹未画出由此可知,的动量大小与,0,的动量大小之比为,A,11,B,12,C,13 D,16,例1K介子衰变的方程为K0，其中K介子和,答案：,C,答案：C,宇宙,从何而来？,大爆炸理论,(The Big Bang Theory),宇宙从一个“奇点”爆炸产生,大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生,时间的零点,三、宇宙的演化,宇宙从何而来？大爆炸理论(The Big Bang T,20,世纪,40,年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说它的主要观点是，宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始的然后经历了从热到冷的演化，在这个时期里，宇宙不断地膨胀,(,也称暴胀,),，宇宙物质从密到稀当温度下降到几千摄氏度时，宇宙间主要是气态物质后来气体逐渐凝聚成气云，并且进一步收缩形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙天体,1,宇宙的演化,2,恒星的演化,密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星,20世纪40年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了,原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段,当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度降低，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星或新星,当恒星核能耗尽时，就进入末期恒星的末期形态主要有三种：白矮星、中子星或黑洞,原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的,