1、19.7、核聚變,研究表明：原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：,核子的平均質(zhì)量是：,原子核的質(zhì)量,核子數(shù),核子平均質(zhì)量,核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系,物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做裂變把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做聚變,一、核聚變,聚變,裂變,1 輕核的聚變（熱核反應(yīng)）,某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個較大的原子核，這種核反應(yīng)叫做聚變。,輕核的聚變:,根據(jù)所給數(shù)據(jù),計算下面核反應(yīng)放出的能量:,氘核的質(zhì)量：mD2.014102u 氚核的質(zhì)量：mT3.016050u,氦核的質(zhì)量：

2、m 4.002603u 中子的質(zhì)量：mn 1.008665u,發(fā)生聚變的條件:,使原子核間的距離達(dá)到10-15m,實現(xiàn)的方法有:,1、用加速器加速原子核；,、把原子核加熱到很高的溫度；,108109K,聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng),核聚變的利用氫彈,三種炸藥：,普通炸藥,235,氘、氚,爆炸,裂變,聚變,氫彈爆炸形成的磨姑云,熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較，具有許多優(yōu)越性。,二、可控?zé)岷朔磻?yīng)核聚變的利用,可控?zé)岷朔磻?yīng)將為人類提供巨大的能源,和平利用聚變產(chǎn)生的核量是非常吸引人的重大課題，我國的可控核聚變裝置“中國環(huán)流器1號”已取得不少研究成果.,現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。,問題有：,、熱核反應(yīng)的的點火溫度

3、很高；,、如何約束聚變所需的燃料；,磁場約束,問題有：,、熱核反應(yīng)的的點火溫度很高；,、如何約束聚變所需的燃料；,、反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低 ，相當(dāng)于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一；,現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。,慣性約束,核聚變普遍存在于宇宙中,太陽,恒星,19.8、粒子和宇宙,1“基本”粒子 “不” 基本,1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了光子，并認(rèn)為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子”。那么隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？,1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(T

4、op Quark)的存在,2發(fā)現(xiàn)新粒子,（1）1932年發(fā)現(xiàn)正電子；1937年發(fā)現(xiàn)子；1947年發(fā)現(xiàn)K介子與介子，后來又發(fā)現(xiàn)了超子 （2）實驗中發(fā)現(xiàn)了許多反粒子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的粒子多達(dá)400多種。,20世紀(jì)30年代以來，人們對宇宙線的研究中發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。,許多粒子都存在著質(zhì)量與它相同而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反的粒子，叫做反粒子。,什么是反粒子？,粒子分類,強(qiáng)子：是參與強(qiáng)相互作用的粒子。 （強(qiáng)子又分為介子和重子） 輕子：輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子。 媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。,按粒子與各種相互作用的關(guān)系分,例： 強(qiáng)子：質(zhì)子、中子 輕子：電子、電子中微子 媒介子：光子、膠子,3夸克模型

5、,1964年提出夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克（quark）?？淇四Ｐ徒?jīng)過幾十年的發(fā)展，已被多數(shù)物理學(xué)家接受。,蓋爾曼,（1）上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。 （2）夸克帶電荷為元電荷的2/3或-1/3倍,科學(xué)家們還未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的狀態(tài)單個出現(xiàn)，這種性質(zhì)稱為夸克的“禁閉”。,強(qiáng)子結(jié)構(gòu)夸克模型 (1964年 ) ： 介子（夸克和反夸克組成） 重子（三個夸克組成）,例：已知+介子、-介子都是由一個夸克（夸克u或夸克d）和一個反夸克（反夸克或反夸克）組成的，它們的帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。下列說法正確的是（ ） A.+由u和 組

6、成 B.+由 和d組成 C.-由u和 組成 D.-由 和d組成,AD,4宇宙的演化、恒星的演化,要了解宇宙起源需了解物質(zhì)的組成的粒子，這是因為在物理學(xué)中研究微觀世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通、相互支撐。,宇宙從何而來？,大爆炸理論 (The Big Bang Theory) 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,大爆炸宇宙論,宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）： 10-44秒后，溫度1032K，產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等 10-6秒后溫度1013K，夸克構(gòu)成了質(zhì)子和中子等（強(qiáng)子時代） 溫度為1011K時，少量夸克，光子、大量中微子

7、和電子存在（輕子時代） 溫度109K時進(jìn)入核合成時代 溫度降到3000K時，電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子,1950年前后，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。,溫度降到3000K時，電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子 冷卻，出現(xiàn)了宇宙塵埃 密集塵埃 星云團(tuán) 開始發(fā)光 一顆恒星誕生。 恒星收縮升溫,恒星收縮升溫 熱核反應(yīng)成氦 氫大部分聚變?yōu)楹?收縮 氦聚合成碳 （類似）直到產(chǎn)生鐵元素。,恒星最后的歸宿： 恒星質(zhì)量小于太陽1.4倍白矮星 恒星質(zhì)量是太陽1.42倍中子性 恒星質(zhì)量更大時(無法抵抗)黑洞,課堂練習(xí),1、目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都由被稱為夸克和d夸克的兩類夸克組成，夸克帶電量為2e/3，d夸克帶電量為-e/3，e為元電荷，則下列論斷可能的是（ ） A質(zhì)子由1個夸克和1個d夸克組成，中子由1個夸克和2個d夸克組成 B質(zhì)子由2個夸克和1個d夸克組成，中子由1個夸克和2個d夸克組成 C質(zhì)子由1個夸克和2個d夸克組成，中子由2個夸克和1個d夸克組成 D質(zhì)子由2個夸克和1個d夸克組成，中子由1個夸克和1個d夸克組成,B,介子衰變方程為：K-+o其中介子和-介子帶負(fù)的基元電荷，o介子不帶電，如圖所示，一個介子沿垂直于磁場的方向射