選修3-5

第十九章原子核選修3-5

第十九章原子核1第一節(jié)

原子核的組成第一節(jié)

原子核的組成2電子（負電）質量很小原子

正電荷（大部分質量）

原子核？電子（負電）質量很小3

人們通過什么現(xiàn)象或實驗發(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構成的？人們認識原子核的結構就是從天然放射性開始的。人們通過什么現(xiàn)象或實驗發(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構成41896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質發(fā)射射線的性質稱為放射性．具有發(fā)射性的元素稱為放射性元素．元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．一、天然放射現(xiàn)象1896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物5

放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的鈾礦石天然放射現(xiàn)象放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于6α射線β射線γ射線根據(jù)圖判斷這三種射線都帶何種電荷？二、天然放射現(xiàn)象中的三種射線正電負電不帶電α射線二、天然放射現(xiàn)象中的三種射線正電負電不帶電7三種射線的特點γ射線β射線α射線電離能力貫穿能力速度成分氦核電子流電磁波（光子）1/10光速近光速光速弱較強很強很容易較弱更小都來自于原子核內部?。?！三種射線的特點電離能力貫穿能力速度成分氦核電子流電磁波1/18三、原子核的組成三種射線都是高速運動的粒子，能量很高，都來自于原子核內部，這也使我們認識到原子核蘊藏有巨大的核能，天然放射現(xiàn)象說明原子核內有復雜的結構原子核內究竟還有什么結構？原子核又是由什么粒子組成的呢？三、原子核的組成三種射線都是高速運動的粒子，能量很高，都來自91、質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質子。經(jīng)過研究證明，質子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質量等于一個電子質量的1836倍.進一步研究表明，質子的性質和氫原子核的性質完全相同，所以質子就是氫原子核1、質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質子10

同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。------質子是原子核的組成部分。原子核是否只是由質子組成呢？

盧瑟福進而猜想原子核內存在不帶電的中子，這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實，并得到公認．核的質量質子質量核的電量質子電量>同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。----112、中子的發(fā)現(xiàn)1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子

，通過研究證明中子的質量和質子的質量基本相同，但是不帶電.是中性粒子.在對各種原子核進行的實驗中，發(fā)現(xiàn)質子和中子是組成原子核的兩種基本粒子.2、中子的發(fā)現(xiàn)1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，12選修3-5-第十九章-原子核(全章教案上課ppt)課件131931年，約里奧·居里夫婦——居里夫人的女兒和女婿公布了他們關于石蠟在“鈹射線”照射下產(chǎn)生大量質子的新發(fā)現(xiàn)。查德威克立刻意識到，這種射線很可能就是由中性粒子組成的，這種中性粒子就是解開原子核正電荷與它質量不相等之謎的鑰匙！查德威克立刻著手研究約里奧·居里夫婦做過的實驗，用云室測定這種粒子的質量，結果發(fā)現(xiàn)，這種粒子的質量和質子一樣，而且不帶電荷。他稱這種粒子為“中子”。“機遇只偏愛有準備的頭腦”1931年，約里奧·居里夫婦——居里夫人的女兒和女婿公布了他14法國物理學家約里奧?居里夫婦（freedorie

joliotcurie，1900—1958；irene

joliot

curie，1897—1956）是著名科學家皮埃爾?居里夫婦（pierre

curie，1859—1906；marie

sklodowska

curie

1867—1934）的女婿和大女兒。后人習慣稱為小居里夫婦。他們都是著名的科學伴侶、實驗物理學家。閱讀材料：小居里夫婦的三次懊悔法國物理學家約里奧?居里夫婦（freedorie

jolio15小居里夫婦是處于二三十年代之交的核物理“危機”時代，自從盧瑟福發(fā)現(xiàn)人工核嬗變后，由于物理學家的注意力多集中于量子力學上，在二十年代初期，對原子核物理的研究進展十分緩慢。1926年量子力學建立，原子物理學中的困難基本解決。于是，人們開始把注意力集中到原子核內。使物理學家們感到驚訝的是：量子力學在原子核中的應用導致了許多困難。量子力學在核物理領域遇到了嚴峻的挑戰(zhàn)，但與通過放棄量子論建立量子力學來解決量子論的危機不同，量子力學在核物理領域的危機是以通過三個新粒子：中子、正電子和中微子的發(fā)現(xiàn)解決的。

一般認為，中子的概念最早是由盧瑟福于1920年提出的，他在那年6月的一次演講中指出：“在某些條件下，一個電子有可能更緊密地與氫核相結合，從而形成一個中性偶極子?！钡谝粋€顯示出存在于中子跡象的實驗是玻特和貝克進行的，他們用α粒子轟擊鈹，發(fā)現(xiàn)從鈹中發(fā)射出一種貫穿力很強的中性輻射，其輻射能量幾乎是入射α射線能量的十倍。玻特和貝克的工作引起了許多物理學家的興趣。1931年，約里奧?居里與我國杰出的科學家、教育家嚴濟慈教授同時被法國物理學會選為理事，在此期間，約里奧夫婦重復了玻特的實驗，并用這種從鈹中放出的新射線轟擊石臘，結果竟從石臘中打出速度為3×107m／s的質子束來，如果認為這些質子的產(chǎn)生是由于原子核受到γ光子碰撞的結果，那么計算表明，這種γ光子的能量至少應該具有50百萬電子伏，否則就不可能給質子那么大的速度，然而，這跟實際測得的數(shù)據(jù)10百萬電子伏有矛盾，遺憾的是這一矛盾并沒有引起約里奧?居里夫婦的深思，他們仍然勉強地承認這種新射線就是γ射線，把這一矛盾解釋為γ光子同質子的康普頓散射。在1932年1月11日，他們向巴黎科院提交了反映這一結果的論文。1月底，查德威克知道了約里奧夫婦的實驗馬上意識到：光子不可能打出這么大能量的質子，這很可能是自己尋找了十二年之久的中子，經(jīng)過反復實驗，正式命名為中子，于1932年2月發(fā)表了實驗結果，僅半個月的時間就獲得了成功。查德威克也因此獲得了1935年的諾貝爾物理學獎。1937年到1947年我國著名的物理學家錢三強在約里奧夫婦身邊工作，談及此事，約里奧說：“當我的文章發(fā)表以后，盧瑟福的學生查德威克立即意識到，也就是盧瑟福預言的新粒子，于是，他馬上進行實驗，一個月后就發(fā)表了論文，點出了中子的存在，哎，我真笨呀！中子存在的證據(jù)80％已經(jīng)被我們得到了。但就沒有把它點明白。當我看了查德威克的論文，懊悔得用拳頭打自己的腦袋?！毙【永锓驄D是處于二三十年代之交的核物理“危機”時代，自從盧瑟16不幸的是，小居里夫婦在研究中子過程中，還發(fā)現(xiàn)一種新粒子。為了判斷粒子運動的方向，在粒子的行徑中放一塊鉛板，結果發(fā)現(xiàn)粒子的在鉛板下部的曲率半徑變小，對這一變化，居里夫婦未能抓住進行進一步的分析，更未做進一步的研究，卻把它解釋為放射源運動的電子，其實這正是人們尋覓已久的正電子。到1932年8月2日，安德森從拍攝到的五室徑跡中發(fā)現(xiàn)了一張奇特的照片，他敏感地意識到，這肯定不是一般負電子的軌跡，經(jīng)過多次實驗和認真分析、推論，最后確認為正電子，為此，安德森摘走了1936年的諾貝爾物理獎的桂冠?？茖W家們?yōu)樘剿魑⒂^世界而竟相拼搏，其間交織著艱難的思考與靈感的火花。成功的歡樂和痛失良機的懊惱……。不幸的是，小居里夫婦在研究中子過程中，還發(fā)現(xiàn)一種新粒子。為了171938年9月，小居里夫婦在薩維奇的合作下應用放射化學方法分析中子轟擊鈾的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)其中有一個放射性元素，半衰期為3.5小時，化學性質接近鑭。如果按當時關于超鈾元素的概念，這個產(chǎn)物的性質應接近錒。但是鑭的原子序數(shù)只有57，而錒的原子序數(shù)卻是89，原子量也相差甚遠，這顯然是一個矛盾?？上麄儧]有抓住這個矛盾深入研究下去，就匆匆發(fā)表了結果，豈不知這正是核裂變產(chǎn)生的結果，不久便被科學家所證實。對新生事物缺乏深入的研究，再一次使小居里夫婦成功的機會失之交臂。1938年9月，小居里夫婦在薩維奇的合作下應用放射化學方法分18誠然，小居里夫婦不愧是一位偉大的科學家，他們十分重視物理實驗，精通實驗技術，聰敏、好學。有過人的毅力。小居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)了人工放射性現(xiàn)象，獲得人工放射性同位素。為核物理學的研究提供了更多的放射性物質。他們因此而獲得1935年度諾貝爾化學獎誠然，小居里夫婦不愧是一位偉大的科學家，他們十分重視物理實驗19事實上實驗室的傳統(tǒng)是一個相當重要的因素，是劍橋的物理傳統(tǒng)和巴黎的化學傳統(tǒng)促使中子和人工放射發(fā)現(xiàn)發(fā)生在美國和法國。1933年，小居里夫婦與安德林和布萊克特等人一起觀察到了正電子——電子對的湮滅的產(chǎn)生現(xiàn)象，進一步確認了正電子的存在。1939年，小居里夫婦、費米、匈牙利物理學家西拉德等人分別證實了鏈式反應不僅可能，而且速率極高，兩次反應的時間間隔只有五十萬億分之一秒。這表明鈾裂變的鏈式反應一旦實現(xiàn)，極短時間內將有巨大的能量釋放出來。這一實驗證明了人類從此進行利用原子能的新紀元。盡管小居里夫婦存在許多失誤，就其個人來說是一種遺憾，但就整個物理學的發(fā)展來說起到了極大的推動作用。在近代的核物理研究方面，小居里夫婦的貢獻是空前的，他們在核物理方面的新發(fā)現(xiàn)促進了核物理危機的解決，導致了核物理的大革命。約里奧教授沒有回避自己的疏忽和缺點，而由衷地欽佩自已的競爭對手。又把自己的教訓講給自己的學生聽，這種高尚的道德情操是多么令人欽佩呀！當錢三強回國時，居里夫人伊倫娜教授語重心長地說：“我們倆（指與約里奧教授）經(jīng)常講，要為科學服務，科學要為人民服務。希望你把這兩句話帶回去吧！”女導師的殷切囑托，成了錢三強一生的座右銘。事實上實驗室的傳統(tǒng)是一個相當重要的因素，是劍橋的物理傳統(tǒng)和巴20原子核的組成中子質子統(tǒng)稱核子UHeH114223592XAZ（核）電荷數(shù)質量數(shù)3、原子核的組成10－15m

元素符號原子核的組成中子質子統(tǒng)稱核子U21原子核的組成各種原子核內質子的個數(shù)（核的電荷數(shù)）和核外電子的個數(shù)都相同，它也等于該種元素在元素周期表中的原子序數(shù)；原子核內質子和中子的總數(shù)叫做核的質量數(shù)，它等于該元素原子量的整數(shù)部分.在某種核反應中，一個中子變成一個電子和一個質子——這就是原子核內沒有電子，又會放出電子，產(chǎn)生β射線的原因.原子核的組成各種原子核內質子的個數(shù)（核的電荷數(shù)）和核外電子的22第二節(jié)放射性元素的衰變第二節(jié)放射性元素的衰變23一、原子核的衰變

原子核放出α粒子或β粒子轉變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儲了プ儯悍懦靓亮Ｗ拥乃プ儯绂滤プ儯悍懦靓铝Ｗ拥乃プ?，?/p>

1.定義：2.3.一、原子核的衰變原子核放出α粒子或β粒子轉24原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質量數(shù)都守恒．α衰變：

β衰變：

說明：1.中間用單箭頭，不用等號2.是質量數(shù)守恒，不是質量守恒規(guī)律：衰變方程原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質量數(shù)都守恒．α衰變：254.本質：α衰變：原子核內少兩個質子和兩個中子β衰變：原子核內的一個中子變成質子，同時放出一個電子γ射線的產(chǎn)生：γ射線是伴隨著α射線和β射線產(chǎn)生的電磁波（光子）（能量），沒有γ衰變。4.本質：α衰變：原子核內少兩個質子和兩個中子β衰變：26二、半衰期(T)

意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量1.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間2.公式：

二、半衰期(T)意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量127選修3-5-第十九章-原子核(全章教案上課ppt)課件28注意：(1)半衰期的長短是由原子核內部本身的因素決定的，與原子所處的物理、化學狀態(tài)無關

(2)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的．注意：(1)半衰期的長短是由原子核內部本身的因素決定的，與原29考古學家確定古木年代的方法是用放射性同位素作為“時鐘”，來測量漫長的時間，這叫做放射性同位素鑒年法．考古學家確定古木年代的方法是用放射性同位素作為“時鐘”，來測30第三節(jié)探測射線的方法第三節(jié)探測射線的方法311、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產(chǎn)生云霧，過熱液體會產(chǎn)生氣泡2、使照相底片感光3、使熒光物質產(chǎn)生熒光射線中的粒子與其它物質作用會產(chǎn)生的現(xiàn)象：1、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產(chǎn)生云32一、威爾遜云室：構造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，上蓋是透明的，內有干凈空氣實驗時，加入少量酒精，使酒精蒸汽達到過飽和狀態(tài)。利用射線的電離本領一、威爾遜云室：構造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，上蓋33a射線在云室中的徑跡：直而粗原因：a粒子質量大，不易改變方向，電離本領大，沿涂產(chǎn)生的粒子多?射線在云室中的徑跡：比較細，而且常常彎曲原因：粒子質量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領小，沿途產(chǎn)生的離子少a射線在云室中的徑跡：直而粗?射線在云室中的徑跡：比較細，而34二、氣泡室-----高能物理實驗的最風行的探測設備

氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作液體二、氣泡室-----高能物理實驗的最風行的探測設備氣泡室是35液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內（例如50ms）處于過熱狀態(tài)，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。照相結束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準備作下一次探測。液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內36氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：它的空間和時間分辨率高；工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清晰，可反復操作。但也有不足之處：那就是掃描和測量時間還嫌太長；體積有限，而且甚為昂貴，氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：37三、蓋革-米勒計數(shù)器一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀器，利用了射線的電離本領三、蓋革-米勒計數(shù)器一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀器，利用38第四節(jié)放射性的應用與防護第四節(jié)放射性的應用與防護39盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮氣后，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子轟擊氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福第一次通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉變，人類第一次打開了原子核的大門。一、人工核反應盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮氣后，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了40與天然的放射性物質相比，人造放射性同位素：1、放射強度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理二、人工放射性同位素與天然的放射性物質相比，人造放射性同位素：1、放射強度容易控41（1）利用它的射線三、放射性同位素的應用A、由于γ射線貫穿本領強，可以用來γ射線檢查金屬內部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領與物質厚度密度的關系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等（1）利用它的射線三、放射性同位素的應用A、由于γ射線貫穿本42被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個月后的情況，左上方的馬鈴薯沒經(jīng)過γ射線照射，右下方的被γ射線照射的劑量最大，左下方保存最好的馬鈴薯被γ射線照射的劑量適中。被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個月后的43“魯棉一號”就是山東省棉花研究所的科技人員應用放射性同位素鈷-60放出的伽瑪射線處理棉花雜交的后代育成的．“魯棉一號”就是山東省棉花研究所的科技人員應用放射性同位素鈷44（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農業(yè)及生物研究等.棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內能存留多長時間、磷在作物體內的分布情況等，用通常的方法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決．（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農業(yè)及生物研究等.45人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會聚集在甲狀腺內．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質性和功能性疾?。梭w甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會聚集在甲狀腺內．給人注射46（3）放射性污染和防護原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。（3）放射性污染和防護47核反應堆外層的厚厚的水泥建筑核反應堆外層的厚厚的水泥建筑48小結：1、核反應基本上可分為兩大類：一是自然衰變（天然放射性衰變），二是人工衰變（人工轉變）（發(fā)現(xiàn)質子的核反應）（發(fā)現(xiàn)中子的核反應）2、放射性同位素的應用小結：（發(fā)現(xiàn)質子的核反應）（發(fā)現(xiàn)中子的核反應）49第五節(jié)核力與結合能第五節(jié)核力與結合能50一、核力與四種基本作用萬有引力電磁力核力弱力二、結合能原子核憑借核力結合，分開需要能量——結合能平均結合能（比結合能）一、核力與四種基本作用萬有引力電磁力核力弱力二、結合能51三、質量虧損1、原子核的質量小于組成它的核子的質量之和——質量虧損三、質量虧損1、原子核的質量小于組成它的核子的質量之和——質522、愛因斯坦質能方程E=mc2ΔE=Δmc22、愛因斯坦質能方程E=mc2ΔE=Δmc253第六節(jié)核裂變第六節(jié)核裂變54一、重核的裂變1、

中子轟擊鈾核，鈾核分裂成質量相近的兩部分，并釋放出能量，這種核反應過程叫做核裂變2、

鏈式反應一、重核的裂變1、中子轟擊鈾核，鈾核分裂成質量相近的兩553、

核電站

核裂變可以在人工控制下進行

核反應堆3、核電站核裂變可以在人工控制下進行核反應堆56

第七節(jié)核聚變

一、輕核聚變（熱核反應）第七節(jié)核聚變一、輕核聚變（熱核反應）57第八節(jié)粒子和宇宙第八節(jié)粒子和宇宙58比比誰小

分子由______構成，不同原子構成_______分子，相同原子構成_______分子。原子是由位于中心的_______和核外高速旋轉的______構成的。（電子帶___電，原子核帶___電）原子核是由_____和_____構成的。（質子帶___電，中子_______電）質子和中子都是由_____組成的。原子化合物單質原子核電子負正質子中子不帶夸克正比比誰小分子由______構成，不同原子構成_______59蓋爾曼（夸克）蓋爾曼60道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質子）查德威克（中子）蓋爾曼（夸克）發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學家道爾頓湯姆遜盧瑟福（質子）查德威克（中子）蓋爾曼發(fā)現(xiàn)各種微粒61一、“基本粒子”不基本一、“基本粒子”不基本62

1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(TopQuark)的存在1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(Top63二、發(fā)現(xiàn)新的粒子二、發(fā)現(xiàn)新的粒子64粒子的分類分類自旋泡利不相容原理統(tǒng)計規(guī)律費米子

(電子質子中子各種重子)半整數(shù)1/2，3/2，…服從費米—狄拉克統(tǒng)計分布玻色子

(光子介子K介子、介子)

整數(shù)0或1等不服從玻色—愛因斯坦統(tǒng)計分布1.按自旋分類2.共振態(tài)粒子—壽命極短（約10-23s）粒子的分類分類自旋泡利不相容原理統(tǒng)計規(guī)律費米子半整數(shù)服從費米65萬有引力電磁力弱相互作用強相互作用引力子＋光子＋＋輕子＋＋＋強子＋＋＋＋4.按相互作用分類(＋——參與)正、反粒子物理量的絕對值都相同，但某些物理量(如電荷、磁矩等)的符號相反。

引力子自旋應為2、靜止質量和電荷為零，以光速運動。

光子自旋為1，是玻色子3.正粒子、反粒子萬有引力電磁力弱相互作用強相互作用引力子＋光子＋＋輕子＋＋＋66分類正反粒子自旋電荷量e重子數(shù)B輕子數(shù)壽命10-6s輕子電子μ子τ子1/2-1+1-1+1-1+10000-1+1穩(wěn)定2.2<2.3中微子穩(wěn)定輕子（共12種）中微子系中性粒子，質量為零，只參與弱相互作用。說明分類正反粒子自旋電荷量重子數(shù)B輕子數(shù)壽命10-6s輕子電子67分類粒子名稱自旋介子、、K介子等整數(shù)玻色子重子核子質子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)費密子超子ΩΣΛΞ超子及反粒子強子分類K介子和各種超子稱為奇異粒子。試驗中發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象

協(xié)同產(chǎn)生:一個超子總是和一個或幾個K介子同時產(chǎn)生。奇異粒子協(xié)同產(chǎn)生的過程極快(約為10-23s),表明是在強相互作用下進行的；而衰變過程很慢(壽命約為10-8～

10-10s)，表明是在弱相互作用下進行的。分類粒子名稱自旋介子、、K介子等整數(shù)玻色子重子68強子結構的夸克模型下夸克d

上夸克u

奇夸克

s強子結構夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克組成）重子（三個夸克組成）粲夸克c

底夸克b

頂夸克

t強子結構的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸69三、夸克模型三、夸克模型70例如質子奇異粒子π+介子夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+1例如質子奇異粒子π+介子711.質子

(uud)電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋同位旋夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+11.質子電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋同位旋夸克質量電荷自旋重子數(shù)同722.奇異粒子（uus）電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+12.奇異粒子電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋夸克質量電荷自旋重子數(shù)同位73夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/203.π+介子重子數(shù)電荷奇異數(shù)自旋同位旋分量夸克質量電荷自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)74類別相對強度力程(m)作用時間(s)參與離子強作用1<10-1510-23強子電磁作用~10-2長程10-20~

10-16強子輕子光子弱作用~10-13<10-17~10-8強子輕子引力作用~10-39長程一切物質四種基本相互作用1.四種基本相互作用的性質類別相對強度力程(m)作用時間(s)參與離子強作用1<1075相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作用強作用交換粒子引力子光子玻色子

(W+、W–Z0粒子)膠子

引力子尚未被實驗證實

弱電統(tǒng)一理論:電磁相互作用和弱相互作用被看作是一種相互作用。大統(tǒng)一理論試圖將強、電、弱三種相互作用統(tǒng)一起來。相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作761983年，魯比亞實驗組在高能質子—反質子對撞試驗中發(fā)現(xiàn)了W+、W-和Z0粒子。為60年代提出的弱電統(tǒng)一理論提供了實驗上的支持。歐洲核子中心高能質子同步加速器上的UAI探測器1983年，魯比亞實驗組在高能質子—反質子對撞試驗中發(fā)現(xiàn)了W77四、宇宙的演化四、宇宙的演化78宇宙——從何而來？大爆炸理論(TheBigBangTheory)宇宙從一個“奇點”爆炸產(chǎn)生大爆炸是在無限的宇宙各處同時產(chǎn)生時間的零點宇宙——從何而來？大爆炸理論(TheBigBangT79早在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即不管你往哪個方向看，遠處的星系正急速地遠離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之