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第八章粒子物理简介北京正负电子对撞机(BEPC)正电子源照片一、粒子的分类分类自旋泡利不相容原理统计规律费米子(电子、质子、中子、各种重子)半整数1/2，3/2，…服从费米—狄拉克统计分布玻色子(光子、介子、K介子、介子)整数0，1，…不服从玻色—爱因斯坦统计分布1.按自旋分类2.共振态粒子—寿命极短（约10-23s）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。3.正粒子、反粒子万有引力电磁力弱相互作用强相互作用引力子＋光子＋＋轻子＋＋＋强子＋＋＋＋4.按相互作用分类(＋——参与)•引力子：自旋应为2、静止质量和电荷为零，以c运动。•光子：自旋为1，是玻色子。分类正反粒子自旋电荷量e重子数B轻子数寿命10-6s轻子电子μ子τ子1/2-1+1-1+1-1+10000-1+1稳定2.22.3中微子稳定•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eeee分类粒子名称自旋介子、、K介子等整数玻色子重子核子质子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)费密子超子Ω、Σ、Λ、Ξ超子及反粒子•强子分类K介子和各种超子称为奇异粒子。•强产生、弱衰变奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s),表明是在强相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8-10-10s)，表明是在弱相互作用下进行的。•协同产生，单独衰变一个超子总是和一个或几个K介子同时产生，但衰变是独立的。类别相对强度力程(m)作用时间(s)参与离子强作用110-1510-23强子电磁作用~10-2长程10-20~10-16强子、轻子、光子弱作用~10-1310-17~10-8强子、轻子引力作用~10-39长程一切物质二、四种基本相互作用1.四种基本相互作用的性质2.相互作用是通过交换一定粒子实现的作用类型引力作用电磁作用弱作用强作用交换粒子引力子光子(W+、W–Z0)胶子、介子•引力子尚未被实验证实。中间玻色子•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。在相互作用过程中，如果交换的是W+、W–和Z0粒子，就是弱相互作用过程；如果交换的是光子，就是电磁相互作用过程。•大统一理论试图将强、电、弱三种相互作用统一起来。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。轻子是“基本粒子”，没有任何实验结果显示轻子有内部结构。强子？？？？三、强子的夸克模型（1964年）强子由夸克组成，夸克是自旋为1/2的费米子。每个夸克都有相应的反夸克，电荷是e/3的整数倍。重子都是由三种夸克组成，反重子都是由三种反夸克组成。介子都是由一种夸克和一种反夸克组成。1、三味夸克上夸克u、下夸克d、奇异夸克s2、夸克的色三套不同性质的夸克：红、蓝、绿后来又增加了三味夸克：粲夸克c、底夸克b、顶夸克t六味、三色夸克四、胶子1.夸克禁闭：所有夸克都是在它们的束缚态中被发现的，也就是说夸克被禁闭在它们的束缚态。2.渐近自由：夸克间的距离越近，强作用力越弱。当夸克间彼此非常接近时，强作用力是如此之弱，以至它们的行为完全就像自由粒子。物理学家们将这种现象称为“渐近自由”。夸克间强相互作用的媒介。1979年，丁肇中发现胶子存在的实验证据。五、传递相互作用的媒介粒子引力相互作用：引力子；电磁相互作用：光子；强相互作用：胶子、介子；弱相互作用：中间玻色子；规范玻色子：传递相互作用的媒介粒子的统称。四种基本相互作用：强、弱、电、引力。六、粒子物理标准模型三类基本粒子：轻子、夸克和规范玻色子。