资源描述：
《核与粒子的基本特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第二讲核与粒子的基本特性2.1微观,相对论和多自由度系统2.2自然单位制2.3核与粒子的质量2.4核与粒子的自旋2.5核与粒子的磁矩2.6核、粒子的相互作用2.7粒子的分类(4~5)2.1微观,相对论和多自由度系统微观尺度—量子力学高能量—相对论力学粒子产生和湮灭—量子场论2.1.1微观尺度－量子力学10-10mAtom10-14mNucleus10-15mNucleon10-18mquarkWave-ParticleDualityD~ћ/mcSchödinger-方程Klein-Gordon-方程Dirac-方程非相对论－相对论
2、；时空非对称－时空对称；狄喇克方程，自旋自由度的引入（波函数由单分量到多分量）E=p2/2mE→i∂/∂t,p→-i∂/∂rE2=p2+m2E=±(p2+m2)1/22.1.2高能量－相对论力学相对论粒子Lorentz-变换不变性必须满足NucleusParticlesQ+L对于粒子：2.1.3粒子产生和湮灭—量子场论*K-G方程和狄喇克方程是单粒子的波动方程，1934年，Pauli和Weisskopf赋于新的解释：它们和麦克斯韦方程一样是场方程：K-G是描述自旋为的标量场方程Dirac-是描述自旋为的旋量场方程Maxwell-是
3、描述自旋为的矢量场方程*粒子是相应的场的一种激发态，反粒子是相应的复共轭场的一种激发态。不同的场（复共轭场）的激发态代表不同数目的粒子（反粒子）态；场（复共轭场）由激发态变到基态表示相应粒子（反粒子）消灭（湮灭），场（复共轭场）由基态变到激发态表示相应粒子（反粒子）产生*场论的‘真空’充满了各种粒子（反粒子）场（复共轭场）的基态2.2自然单位制2.2.1基本常数:用千克.米.秒.安培制,粒子物理中的很多重要的物理量都可以用上述的基本常数表示:电磁耦合常数,Thomson截面,Beta衰变常数,质量为m的粒子的Compton波长,能
4、级宽度为的寿命,相对论的质能关系,2.2.2自然单位制1,定义:对应的单位制称为自然单位制.在该单位制中2,物理量的量纲分析即用自由度为2的粒子的动能来量温度即用能级宽度为6.582x10-22MeV态的寿命=1秒来量时间即用动量为eV(MeV)的粒子的波长来量距离.或者,用光传播的距离来量时间.3,关于电荷的量纲.电荷是电磁作用的源，是电磁作用强弱的一个度量，粒子或者粒子系统所带的电荷均是基本电量的一个倍数。讨论一个质量为m、带有一个基本电荷的粒子，在一个具有无限大质量的单位点电荷的库仑场中,当粒子和单点电荷距离为粒子的康普顿波
5、长时，其库仑能和粒子的静止能量比为一个普适常数，与粒子的质量无关，这个参数正是电磁相互作用的精细结构常数：是一个无量纲的量或者说其量纲为。因此用它来定义基本电荷是方便的。在自然单位制中，按上式的约定，电荷是一个无量纲量或者说电荷的量纲为mxZ,AAmp>>mx奇特原子εK=½(mxZ2α2)a0=ƛx(Zα)-1V=Zαe-Caμ-Caπ-Ca(keV)10-10(m)c~5~1000~1370.0251^10-49^10-5~0.15c4,自然单位与标准国际单位的换算表在自然单位制中,一些重要的物理量的量纲均为MeV的幂次2.3
6、核与粒子的质量质量是引力相互作用的荷。由于在亚原子世界中，引力是可以略去不计的，质量的更重要的含意是它表示粒子的潜在能量。一个具有质量为(这里均指静止质量)的粒子，表明它具有能量或者。在自然单位制中，粒子的静止质量(MeV)就是它的静止能量。运动的自由粒子,具有总能量E动量，存在一个Lorentz不变量，是自由粒子的静止质量2.3.1稳定粒子和不稳定粒子的质量薛定谔方程:系统的哈密顿量,粒子的状态波函数求解方程得,粒子只能处于能量状态为的一些分立的态为粒子态n的质量在时刻t，空间位置x发现状态n的几率为:与在t=0时刻在空间点x发
7、现该状态的几率一样。由这种态构成的一群全同的粒子，假定在t=0时刻有N0个粒子，即在t时刻，其总的粒子数仍然不变，即：N(t)=N0为描述不稳定粒子或核素的衰变规律,将定态的波函数(2.16)中写成,复数.具有与相同的量纲。这时，系统态的波函数变成：各粒子是独立无关的在t时刻，在空间处发现该状态存在的几率为：与在t=0时刻在空间点x发现该状态的几率相差一个指数衰减因子。由这种态构成的一群全同的粒子，假定在t=0时刻有N0个粒子，即在t时刻，其总的粒子数随时间按时间常数自然指数衰减，即：各粒子衰变与否是独立的！非定态波函数(2.19
8、)描述不稳定粒子的衰变.比较(2.18)与(2.21),我们来考察非定态波函数式(2.19)的物理意义:将式(2.19)按傅立叶展开,上式代表在态(2.19)式中，具有能量为E的几率振幅.其几率为:由规一化条件求出不稳定粒子态的质量分布服从上面的B
