第五章原子核5.5“基本”粒子目錄CONTENTS1

學習目標2

新課導入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

典例分析當堂小練61.知道電子、中子、質(zhì)子并不是組成物質(zhì)的最基本的粒子。2.知道粒子的分類及其作用,了解夸克模型。3.知道夸克是組成強子的成分。學習目標圖中顯示的是質(zhì)子對質(zhì)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(fā)現(xiàn)了很多新粒子。這些新發(fā)現(xiàn)的粒子分為哪幾類？彼此間有什么關(guān)系？新課導入發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學家道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質(zhì)子）查德威克（中子）科學家們又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復雜的結(jié)構(gòu)新課講解一、發(fā)現(xiàn)新粒子1、部分新粒子的實驗發(fā)現(xiàn)年代1932年發(fā)現(xiàn)了正電子后來還發(fā)現(xiàn)了一些粒子，質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大，叫做超子。1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和介子1937年發(fā)現(xiàn)了子⑴1931——1970年發(fā)現(xiàn)的新粒子大型強子對撞機內(nèi)部設備的一個局部⑵對撞機1932年發(fā)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(chǎn)生更多的粒子，這種裝置稱為對撞機。利用加速器和對撞機，人們發(fā)現(xiàn)了更多的粒子。⑶1971——2001年發(fā)現(xiàn)的新粒子現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達到400多種2、反粒子粒子的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去發(fā)現(xiàn)的粒子相同，電荷等其他性質(zhì)相反。例如：由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)叫反物質(zhì)反粒子（反物質(zhì)）最顯著的特點是當它們與相應的正粒子（物質(zhì)）相遇時，會發(fā)生“湮滅”，即同時消失而轉(zhuǎn)化成其他的粒子。質(zhì)子和反質(zhì)子等電子和正電子威爾遜云室里正電子“軌跡”物理實驗研究中，發(fā)現(xiàn)了很多反粒子二、粒子的分類1、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⑵每種輕子都有對應的反粒子輕子（6種）⑶τ子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量還大根據(jù)相互作用的性質(zhì)分類⑴沒有發(fā)現(xiàn)輕子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)子中子3、規(guī)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(fā)。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(fā)現(xiàn)了一個新粒子，與希格斯玻色子特征有吻合之處。這種玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子核夸克等形成質(zhì)量的基礎，其他粒子在這種粒子形成的場中游弋并產(chǎn)生慣性，進而形成質(zhì)量，構(gòu)筑成大千世界。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(zhì)子中子重子（三個夸克組成）夸克與粒子物理標準模型每種夸克都有對應的反夸克1、夸克模型夸克模型的提出是物理學發(fā)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(shù)電荷?？淇说摹敖]”：夸克不能以自由的狀態(tài)單個出現(xiàn)在夸克模型的基礎上，科學家們發(fā)展出了描述強相互作用的系統(tǒng)理論——量子色動力學。以量子色動力學和電弱統(tǒng)一理論為核心，人們已經(jīng)完成了一整套關(guān)于粒子的理論，稱為粒子物理標準模型。2、夸克模型的意義3、粒子物理標準模型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(guī)范玻色子和希格斯玻色子是組成物質(zhì)的幾類最基本的粒子。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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)超子的反粒子，研究宇宙線中介子衰變楊振寧（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年獲諾貝爾獎吳健雄(1912-1997）實驗證明了在弱相互作用中的宇稱不守恒丁肇中(1936-)發(fā)現(xiàn)J粒子，領導阿爾法磁譜儀項目，1976年獲諾貝爾獎1、發(fā)現(xiàn)新粒子2、粒子的分類⑴研究宇宙線發(fā)現(xiàn)新的粒子⑵利用加速器發(fā)現(xiàn)新的粒子反粒子：電荷等其他性質(zhì)相反是粒子它們大體可被分為強子、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子幾種類別課堂小結(jié)解析：A.質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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【例題1】目前普遍認為,質(zhì)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()B典例分析【例題2】關(guān)于粒子,下列說法正確的是(

)A.電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子B.強子都是帶電粒子C.夸克模型是探究輕子結(jié)構(gòu)的理論D.夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位解析：D由于質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的,它們不是最基本的粒子,不同夸克構(gòu)成強子,有的強子帶電,有的強子不帶電,故A、B錯誤?？淇四Ｐ褪茄芯繌娮咏Y(jié)構(gòu)的理論,不同夸克帶電不同,分別為,說明電子電荷不再是電荷的最小單位,故C錯誤,D正確?！纠}3】太陽放出的大量中微子向地球飛來，但實驗測定的數(shù)目只有理論的三分之一，后來科學家發(fā)現(xiàn)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子在同一直線上解析：C

根據(jù)題中給出的信息，中微子在衰變過程中分裂為μ子和τ子，符合動量守恒定律，mv0＝mμvμ＋mτvτ，因此mτvτ＝mv0－mμvμ，當μ子與中微子速度方向相同時，則τ子運動方向與μ子運動方向只能是同向或反向，即在同一直線上，但由于不知道中微子和μ子的動量大小，因此具體方向無法判斷，所以A、B、D錯誤，C項正確.學以致用·隨堂檢測全達標1.根據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風采的時期，那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是(

)A．夸克、輕子、膠子等粒子B．質(zhì)子和中子等強子C．光子、中微子和電子等輕子D．氫核、氘核、氦核等輕核答案：A解析：宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子、膠子等粒子，之后又經(jīng)歷了質(zhì)子和中子等強子時代，再之后是自由的光子、中微子、電子等輕子大量存在的輕子時代，再之后是中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，并形成氦核的核時代，之后電子和質(zhì)子復合成中性的氫原子，最后形成恒星和星系，因此A正確，B、C、D錯誤．

答案：ABD

答案：B

4．K－介子的衰變方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負電，π0介子不帶電．如圖所示，勻強磁場的方向垂直于紙面向外，一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入，其軌跡為圖中的虛線圓弧，若K－介子在磁場中發(fā)生衰變，則衰變產(chǎn)生的π－介子和π0介子的運動軌跡可能是(

)答案：C

5.[北京卷]正電子是電