粒子物理发展年表.doc

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1、粒子物理发展年表物理学的发展史从来就像一部波澜壮阔的史话一样让人迷醉，自19世纪末兴起至今已有100年以上的粒子物理的发展同样突显了这一绚丽的特色，那么，就让我们一起来看看基本粒子是如何被发现的吧。在19世纪末，大多数物理学家都认为：原子是构成物质的最小基本粒子，原子是不可分的、不可变的。1897年，英国物理学家汤姆森最先打开了通向基本粒子物理学的大门,他在阴极射线管实验中发现了第一个粒子一一电子，于是，汤姆森明确地指出：“原子不是不可分割的。”并进一步认为：既然原子内部存在带负电荷的电子，而原子又呈现中性，其内部就还应存在有带同样正电荷的不明粒子。在老派科学家开尔文勋爵、门捷列夫等人的一

2、片反对声中，汤姆森力排众议，为粒子物理这幕精彩大戏完成了报幕的工作。这次报幕让他获得了1906年的诺贝尔奖。1903年，汤姆森的学生、年仅32岁的英国物理学家卢瑟福通过放射线实验，发现原子内部确实存在不同性质的粒子。他提出：原子除了带负电的电子外，还存在着带正电的质子。这被后来的科学家们所证实。在此基础上，汤姆森提出一个类似果仁面包一样的原子结构模型一带正电的质子象果仁一样均匀地分布在原子内部，带负电的电子镶嵌其中。卢瑟福作为这幕戏的第一位观众同时也是第一位演员，精彩的演出向大家展示了舞台的宽阔，并吸引了另一位最知名的观众的参与。1905年，瑞典专利局的小职员爱因斯坦无意间成为这个舞台的一

3、员，光电效应的研究及光子说的提出让所有人意识到，微粒说是普遍存在的，无须怀疑这出戏的滑稽和可笑，大家应该更加专注于这个舞台。1909年，又是卢塞福，这位优秀的演出者，完成了著名的Q离子散射实验，并提出了与他的老师不一样的观点，也就是我们今天熟悉的原子的核式结构模型：原子的质量和正电荷必须集中在原子中心的一个致密的核中，类似于太阳系的组成，电子在核外绕着原子核旋转着。1913年，新的演员出道了，卢塞福的亲传弟子、年仅28岁的丹麦物理王一波尔提出了氢原子模型，将量子论这一新兴观点引入了原子核的描述，提出了轨道量子化的概念，成功的解释了氢原子的光谱。凭此发现,他获得了1922年的诺贝尔奖。191

4、9年，卢塞福完成了他同样精彩的关门演出，他用高速的Q粒子去轰击氮核，并发现了第二个基本粒子——质子。一时间，再顽固的科学家也不得不承认，这出戏应该获得它应用的地位，终于也吸引了更多的观众和演员的加盟。1930年，量子物理理论大师、英国物理学家狄拉克的加入，开辟了粒子世界的另一片天地；狄拉克提出了有趣的“空穴”理论，首次谈到了可能存在的反粒子的问题，并预言了第一种反粒一正电子的存在；次年,美国科学家安德森在宇宙射线的研究中发现了正电子，证实了狄拉克理论的正确性，同时证实了反粒子世界的存在。这次精彩的演出，让安德森如愿以尝的获得了1936年的诺贝尔奖。1932年，卢塞福的另一位优秀的学生、英国

5、实验物理学家查德威克横空出世，他最大的贡献是用a粒子撞击锻金属，在实验中发现了最后一个重子——中子，不仅证实了卢塞福的预言，同时完成了原子核的构成，并理想地获得了1935年的诺贝尔表彰。查德威克的反应方程与其老师发现质子的方程一样，被写入了每一本物理学的教材中。1934年，日本人汤川秀树加入了这个舞台，为了解释核子之间的强相互作用，汤川提出了一种新的基本粒一介子，并于两年后被安德森在实验中确认，这种新的粒子寿命极短，质量是电子的207倍,后来我们给了它一个新的名字——H子，汤川本人获得了1949年的诺贝尔奖。从此以后，科学家们发现的基本粒子的种类越来越多，利用各种先进的仪器、设备进行的实验

6、中，千变万化的基本粒子逐渐抬头让人们所认知,也有越来越多的科学理论诞生以解释这些现象，粒子物理的舞台越来越丰富多彩，上演出一幕幕的好戏。我们只能将这些好戏中的一小部分介绍给读者，更多的内容并非语言可以讲述清楚的，需要读者拿出手、眼、心自己去观赏这些美景。1958年，意大利物理学家西格雷和美国物理学家张伯伦一起做了高能质子撞击铜靶的实验，然后用极其巧妙的方法在打出的一大堆粒子中找到了存在概率仅为三万分之一的反质子，在顺利找出40多个反质子后，他们向人们宣布，反物质的研究上了个新台阶，由于他们出色的工作以及当时人们期望自然界是对称的迫切心理，1959年的诺贝尔奖立即颁发下来。其后几年内，张伯伦

7、又带着新的目标出发，成功地发现了第三种反物质——反中子，至此，过程原子的三种基本粒子电子、质子、中子都顺利地找到了反物质，人们有理由相信这个宇宙的某个角落还存在着一个与我们这个世界相反的世^一一反物质构成的世界（也叫镜子里的世界），宇宙的对称、和谐、完美再一次在物理学上得到了统一的认识。1964年，美国物理学家盖尔曼和以色列物理学家兹韦格为了解释强子的结构，分别提出了夸克模型，夸克这个名词是由盖尔曼命名的，与介子理论不同