第5節“基本”粒子第五章

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選擇性必修第三冊發現新粒子01粒子的分類02典例分析03新課導入圖中顯示的是質子對質子碰撞后粒子的軌跡。20世紀，人們通過對粒子碰撞和宇宙線的觀測，發現了很多新粒子。這些新發現的粒子分為哪幾類？彼此間有什么關系？道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質子）查德威克（中子）科學家們又發現質子、中子等本身也有自己的復雜的結構基本粒子基本粒子不基本發現新粒子PART011931——1970年發現的新粒子1、部分新粒子的實驗發現年代21971——2001年發現的新粒子大型強子對撞機內部設備的一個局部1932年發明的粒子加速器，能使帶電粒子加速到很高的能量。讓這些高能粒子彼此對撞，就能產生更多的粒子，這種裝置稱為對撞機。現在已經發現的粒子達到400多種年份發現的粒子年份發現的粒子1931—1940正電子、u子1971—1980τ子、膠子、J/Ψ介子1941—1950K介子、π介子1981—1990W和Z玻色子1951—1960反質子電子中微子1991—2000τ子中微子1961—1970u子中微子2000年至今希格斯玻色子①研究宇宙線發現新的粒子②利用加速器發現新的粒子粒子的質量、壽命、自旋等物理性質與過去發現的粒子相同，電荷等其他性質相反。例如：由反粒子構成的物質叫反物質

反粒子（反物質）最顯著的特點是當它們與相應的正粒子（物質）相遇時，會發生“湮滅”，即同時消失而轉化成其他的粒子。質子和反質子等電子和正電子威爾遜云室里正電子“軌跡”2、反粒子粒子的分類PART021、強子：參與強相互作用的粒子。2、輕子：不參與強相互作用的粒子。電子電子中微子μ子μ子中微子τ子和τ子中微子輕子（6種）質子中子根據相互作用的性質分類3、規范玻色子：傳遞各種相互作用的粒子。光子中間玻色子（W和Z玻色子）膠子傳遞弱相互作用4、希格斯玻色子：希格斯場的量子激發。傳遞電磁相互作用傳遞強相互作用希格斯玻色子別稱上帝粒子，是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子。2012年7月4日科學家宣布發現了一個新粒子，與希格斯玻色子特征有吻合之處。

現在已經發現的粒子達400多種。它們大體可被分為強子、輕子、規范玻色子和希格斯玻色子幾種類別。特點粒子強子參與強相互作用質子和中子輕子不參與強相互作用電子、電子中微子、u子、u子中微子、τ子、τ子中微子規范玻色子傳遞各種相互作用光子、中間玻色子、膠子希格玻色子希格斯場的量子激發夸克與粒子物理標注模型

夸克模型的提出是物理學發展中的一個重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數電荷。拓展學習1964年，美國科學家蓋爾曼等人提出了夸克模型，認為強子由更基本的成分組成，這種成分叫作夸克。下夸克d上夸克u奇夸克s粲夸克c底夸克b頂夸克t介子（夸克和反夸克組成）質子中子重子（三個夸克組成）每種夸克都有對應的反夸克1、夸克模型夸克的“禁閉”：夸克不能以自由的狀態單個出現夸克模型的提出是物理學發展中的一個重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數電荷。在夸克模型的基礎上，科學家們發展出了描述強相互作用的系統理論——量子色動力學。以量子色動力學和電弱統一理論為核心，人們已經完成了一整套關于粒子的理論，稱為粒子物理標準模型。2、夸克模型的意義

標準模型和大量實驗吻合得很好，取得了很大的成功。在標準模型中，夸克、輕子、規范玻色子和希格斯玻色子是組成物質的幾類最基本的粒子。3、粒子物理標準模型華人科學家在粒子物理學領域的杰出貢獻趙忠堯(1902-1998)第一個發現正電子的人，比安德遜早兩年。王淦昌(1907-1998)探測中微子的理論，發現超子的反粒子，研究宇宙線中介子衰變吳健雄(1912-1997）實驗證明了在弱相互作用中的宇稱不守恒科學漫步華人科學家在粒子物理學領域的杰出貢獻楊振寧（1922-）提出基本粒子第一個復合模型，宇稱不守恒理論，1955年獲諾貝爾獎李政道（1926-）主要從事粒子物理和場論領域的研究，宇稱不守恒理論，1955年獲諾貝爾獎丁肇中(1936-)發現J粒子，領導阿爾法磁譜儀項目，1976年獲諾貝爾獎科學漫步典例分析PART03【例題】關于粒子，下列說法正確的是()A．電子、質子和中子是組成物質的不可再分的最基本的粒子B．強子都是帶電的粒子C．夸克模型是研究各類粒子結構的理論D．夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位小試牛刀D小試牛刀C【例題】(多選)關于人們發現的新粒子,下列說法正確的是()A.許多粒子都有自己的反粒子B.電子屬于輕子C.質子屬于強子D.光子屬于輕子ABC小試牛刀【例題】目前普遍認為,質子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的。u夸克所帶的電荷量為

,d夸克所帶的電荷量為,e為元電荷,下列論斷中可能正確的是()BA.質子由1個u夸克和2個d夸克組成,中子由1個u夸克和2個d夸克組成B.質子由2個u夸克和1個d夸克組成,中子由1個u夸克和2個d夸克組成C.質子由1個u夸克和2個d夸克組成,中子由2個u夸克和1個d夸克組成D.質子由2個u夸克和1個d夸克組成,中子由2個u夸克和1個d夸克組成小試牛刀【例題】(多選)下列說法正確的是()A.目前還未發現輕子的內部結構B.自然界存在著的能量守恒定律、動量守恒定律及電荷守恒定律,對基本粒子不適用C.反粒子與其對應的粒子相遇時,會發生湮滅現象D.強子是參與強相互作用的粒子,質子是最早發現的強子ACD小試牛刀【例題】太陽放出的大量中微子向地球飛來，但實驗測定的數目只有理論的三分之一，后來科學家發現中微子在向地球傳播過程中衰變成一個μ子和一個τ子.若在衰變過程中μ子的速度方向與中微子原來的方向一致，則τ子的運動方向（）A.一定與μ子同方向B.一定與μ子反方向C.一定與μ子在同一直線上D.不一定與μ子在同一直線上C小試