基本粒子物理doc资料.ppt

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1、基本粒子物理漫谈世界是由什么组成的？世界是如何组成的？杨金民第一部分：世界由什么组成？为什么世界上不同的物质具有相同的特征？因为世界上的物质是由几个基本的砖块组成的---简单、没有内部结构！从远古时代，人类就开始这样想。比如认为世界是由“水、火、土、气”组成。“基本砖块”世界的基本砖块？原子？今天人们知道“水、火、土、气”并不“基本”，它们是由“原子”组成的。在1900年前后，人们认为“原子”是可穿透的球，内部有一些电荷在跳动。“原子”是基本的吗？人们很快就发现：可以根据其化学性质把“原子”分类----〈元素周期表〉这表明“原子”有内部结构，是由更

2、小的砖块组成的。“原子”是由带正电的、重而小的“原子核”和围绕它的带负电的“电子云”组成实验表明：“原子核”是基本的吗？“原子核”很小、很重、密度很大，曾被人们认为是基本的粒子。后来，人们发现“原子核”并不基本，是由带正电的“质子”和不带电的“中子”组成。“质子”和“中子”是基本的吗？人们发现“质子”和“中子”并不基本，是有更小的粒子---“夸克”组成。“夸克”---目前没有发现其内部结构，是“基本”的粒子现代的“原子”图像注意：“原子”体积的99.999999999999%是空的！“原子”的大小众多的“复合粒子”人们一直在寻找粒子，目前已发现20

3、0多个粒子，这些粒子绝大多数是“复合粒子”。这些粒子的名称“五花八门”。费米(EnricoFermi)对他的学生莱德曼(LeonLederman)说："Youngman,ifIcouldrememberthenamesoftheseparticles,Iwouldhavebeenabotanist!"标准模型世界有什么组成？如何组成？-----标准模型6种轻子6种夸克传递力的粒子世界由什么组成？世界上的一切物质，从星系到山川河流，都是由“轻子”和“夸克”组成。“反物质”（“反粒子”）对应于每一种“物质粒子”，存在其“反物质粒子”，唯一区别是电荷反号

4、。“粒子”与”反粒子”相遇时，会发生“湮灭”，变成能量。夸克“夸克”名称的由来1964年MurrayGell-Mann和GeorgeZweig建议用三个基本粒子的不同组合来解释所发现的几百个粒子。Gell-Mann把这三个粒子叫作“Quark”“Quark”一词来自JamesJoyce的小说“Finnegan’sWake”不同种类的“夸克”称作不同的“味道”的“夸克”称作“上”（up)和“下”(down):称为“奇”(strange),它组成的粒子“K”粒子具有“奇怪”的长寿命称作“璨”（Charm），1974年在斯坦福（SLAC)和布鲁海文实验室

5、(BNL)发现称作“底”(bottom)，1977年在费米实验室发现称作“顶”(top)，1995年在费米实验室发现.两个最轻第三个第四个第五个第六个强子（重子、介子）正如群居的大象，夸克也群居，从不单独存在，他们群居所形成的复合粒子叫“强子”虽然夸克带有分数电荷，但强子的电荷是整数虽然夸克带有颜色，但强子没有颜色强子（Hadron）有两类：重子（Baryon）介子（Meson）轻子（Lepton）夸克总是群居而以束缚态形式存在；轻子则单个存在带电轻子象猫科动物，易看到；而不带电的轻子（中微子）象附着在这些动物身上的跳骚，难以看到带电轻子的衰变→→

6、→中微子→→→→中微子的特点不带电荷、色荷，和物质的作用非常弱；绝大多数可以穿过地球，而不和地球的物质发生作用；可以在很多过程中产生，特别是粒子的衰变，(正是从粒子的衰变中推断其存在）；由于在宇宙形成的初期中微子大量产生，并且它们和物质的作用很弱，在今天的宇宙中有很多中微子，它们虽然很轻，但因为数众多，所以对宇宙的质量有不可忽视的贡献，影响宇宙的膨胀。物质的“代”第二、三代的费米子衰变很快，我们周围的物质中没有它们。为什么它们还存在呢？当轻子被发现时，I.I.Rabi叹道：“Whooderedthat?”世界由什么组成？答案第二部分：世界如何组成

7、？世界由夸克和轻子组成。是什么把夸克和轻子组合成物质？四种作用！物质如何相互作用？物质勿需接触就发生相互作用：如太阳吸引地球、两磁铁的吸引或排斥物质间通过力场发生相互作用通过交换携带力的粒子！电磁力电磁力引起“同种电荷相排斥，异种电荷相吸引”，日常生活中的很多力（如摩擦、磁力）都是由电磁力引起。电磁力的携带粒子是“光子”，不同能量的光子形成了电磁波谱，如X—射线、可见光和无线电波。光子没有质量，以光速传播。残余电磁力“原子”含有相同数目的“质子”和“电子”是电中性的，它们如何形成分子呢？原来一个“原子”中的“电子”跟另外一个“原子”中的质子还有

8、作用，这种原子间“残余电磁力”使不同的“原子”结合成“分子”。所以，正是“电子”和“质子”带有异号的电荷使得我们的世界得以