7.2探索更小的微粒2/3/2023學習目標掌握原子內部組成的知識，形成空間想象的能力。

2/3/2023微觀

尺度范圍10-15m揭示物質結構之謎2/3/2023

古代樸素的元素論

單質元素論：水；氣；火；數。

多元素論：土、火、氣、水。

中國古代：《元氣論》

“凡物之精，比則為生。下生五谷，上為列星，

流于天地之間,謂之鬼神，藏于胸中，謂之圣人，

是故名氣。”

——管子.內業篇——

2/3/2023

《五行說》

一曰水、二曰火、三曰木、四曰金、五曰土。《周易》天地生兩儀，兩儀生四象，四象生八掛。八八六十四掛可以解釋萬物。2/3/2023司母戊鼎

殷代的青銅鼎重875公斤，高1.328米，長

1.16米，寬0.79米，是殷王文丁為祭祀其母

（名戊）而鑄，為我國商周時代青銅器之冠。2/3/2023北京西郊臥佛寺的臥佛

元代至治元年（1321年）銅鑄釋迦牟尼臥象，長5.3米，重54噸，鑄造精巧，體態自然。2/3/2023秦始皇陵大型銅車馬

馬、人、車的大小為實物的一半，詡詡如生。2/3/2023

近代原子論

到19世紀末，共發現100多種元素。道爾頓提出《原子論》，認為物質由原子組成，原子是組成物質的最小微粒。原子是不能分割的。

門捷列夫排出元素周期表

2/3/2023元素周期表

H

TimHelveyHe

Li

Be

Solids固體ManMadeElementsB

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Gases氣體Liquids液體Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Unq

Unp

Unh

Uns

UnoUneUunUuuUubUutUuqUupUuhUusUuoCe

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

2/3/2023現代

微粒大分子原子原子核質子中子夸克

（m）10-8—10-910-1010-1410-1510-19

1897年J·J湯姆孫（英）發現電子（帶負電）

1911年盧瑟福

提出原子的核式模型（行星模型）

1914年盧瑟福把氫原子核叫做“質子”

1932年查德威克發現中子

1938年9月約里奧-居里夫婦用中子

轟擊鈾實現了核裂變。

1939年玻爾解釋了核裂變。

1945年原子彈爆炸

1952年氫彈研制成功

下一頁2/3/2023

加速器

★1928年（英）柯克勞夫特和華爾頓制成電壓倍增器，使質子能量加速到0.4MeV，

獲1951年諾貝爾物理學獎。

★

1939年(美)加州大學勞侖茲提出回旋加

速器，可使質子加速達20MeV

★

1946年(美）加州大學建成同步加速器

200-400MeV

美、蘇同步加速器700-800MeV

對撞機

正—負電子對撞質子—反質子對撞

質子—質子對撞電子—質子對撞

2/3/2023回旋加速器2/3/2023德國重粒子加速器實驗室2/3/2023

我國質子直線加速器的加速腔2/3/2023粒子的分類

近40年來發現的新粒子有數百種

(注：括號內為穩定粒子數)

粒子類別

名稱符號

規范粒子

光子γ電磁作用的承擔者W+、W-、Z0弱相互作用的承擔者輕子

電子e-、e+電子中微子υe-、υe+μ子μ-、μ+μ子中微子υμ-、υμ+

τ子τ-、τ+τ子中微子υτ-、υτ+

強子

重

子

質子p中子nΛ超子Λ∑超子∑+、∑-、

∑0Ω超子Ω-┆介子

π介子π+π-π0K介子K0K0K0SK0Lη介子2/3/2023

強子結構的探討——夸克理論

★

1964年(美)

蓋爾曼和茨維格分別提出夸克理論

強子由夸克組成，夸克帶分數電荷。

★1965—1966年

中國高能物理研究所提出層子模型。

粒子類別規范粒子輕子

強子共計介子

重子已發現已確認46+6100(13)149+149(10+10)414(49)已發現未確認0059(2)157+157(1+1)373(4)共計412159(15)612(22)787(53)2/3/2023名稱上夸克下夸克奇異夸克粲夸克底夸克頂夸克符號udscbt電荷2/3-1/3-1/32/3-1/32/3質量(MeV)471501.34.6？質子、中子可由上夸克和下夸克組成

質子：pu、u、d中子：nu、d、d2/3/2023

兩種夸克不足以解釋所有的重子和介子

（介子由二個夸克組成），提出s夸克。

★

1974年丁肇中小組發現

J/ψ粒子（介子），質

量相當大，壽命長，引

入第4種夸克—C夸克。

★1977年又發現粒子，

揭示了第5種夸克的存

在—b夸克。

r

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2/3/2023

根據對稱性分析，似乎存在第6