高中物理：19.8《粒子和宇宙》课件(新人教版选修3-5)

第十九章原子核第八节粒子和宇宙比比谁小分子由______构成，不同原子构成_______分子，相同原子构成_______分子。原子是由位于中心的_______和核外高速旋转的______构成的。（电子带___电，原子核带___电）原子核是由_____和_____构成的。（质子带___电，中子_______电）质子和中子都是由_____组成的。原子化合物单质原子核电子负正质子中子不带夸克正盖尔曼（夸克）一、“基本粒子”不基本1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(TopQuark)的存在二、发现新的粒子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或1等不服从玻色—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）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)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eeeeLLLe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ΩΣΛΞ超子及反粒子强子分类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10-23s),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。强子结构的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸克s强子结构夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克组成）重子（三个夸克组成）粲夸克c底夸克b顶夸克t三、夸克模型例如质子奇异粒子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超荷粲数底数顶数d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+11.质子(uud)0SeeeeQ313232电荷1313131B重子数2/1I2/1J奇异数自旋同位旋夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋分量奇异数超荷粲数底数顶数d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+12.奇异粒子（uus）eeeeQ313232电荷1313131B重子数1S2/1J奇异数自旋夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋分量奇异数超荷粲数底数顶数d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+1夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋分量奇异数超荷粲数底数顶数d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/20d3.π+介子)d(ueeeQ313203131B重子数0S电荷奇异数自旋同位旋分量1zI2/1J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长程一切物质四种基本相互作用1.四种基本相互作用的性质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玻色子(W+、W–Z0粒子)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。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。欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI探测器四、宇宙的演化宇宙——从何而来？大爆炸理论(TheBigBangTheory)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时间的零点五、恒星的演化粒子物理和宇宙学殊途同归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:A．B．C．D．