粒子物理学基础课件

粒子物理学基础粒子物理学基础王淦昌先生粒子物理学基础李文铸先生粒子物理学基础汪容先生粒子物理学基础王凎昌先生和汪容先生粒子物理学基础粒子物理学物质的基本组成物质间的基本相互作用物质运动的基本规律粒子物理学基础二十世纪的主要成就相对论与时空观念狭义相对论,高速运动粒子广义相对论,引力理论，宇宙学量子力学波粒二象性,微观粒子量子场论描述物理世界的基本语言标准模型物质的基本组成和基本相互作用

粒子物理学基础基本相互作用引力相互作用电磁相互作用强相互作用强大的核力维持原子核的稳定性弱相互作用导致基本粒子的不稳定,引起衰变粒子物理学基础粒子物理学基础对称性决定相互作用电磁相互作用：U(1)规范对称性弱电相互作用：SU(2)

U(1)规范对称性强相互作用：SU(3)规范对称性引力相互作用：局域Lorentz对称性规范粒子质量:对称性自发破缺费米子质量:Yukawa耦合一种参数化,新的物理粒子物理学基础粒子物理学基础牛顿力学粒子物理学基础时间，空间点粒子：位置，速度，加速度牛顿定律惯性

作用与反作用粒子物理学基础一个伟大的发现：粒子物理学基础粒子物理学基础粒子物理学基础相对性原理与Galilean变换粒子物理学基础电动力学电磁现象粒子物理学基础麦克斯韦方程洛伦兹力粒子物理学基础相对性原理,洛伦兹变换粒子物理学基础电磁波光子:质量为零,速度为c粒子物理学基础狭义相对论相对性原理光速不变粒子物理学基础Lorentz变换与原时:时空对称性粒子物理学基础相对论动力学粒子物理学基础粒子物理学基础量子力学波粒二象性态的线性叠加原理互补性原理测不准原理粒子物理学基础量子力学基本原理StatesofthesystemRelationofcommutationHermitianoperatorsSchrodingerequationPrincipleofidentityPrincipleofmeasurement粒子物理学基础Schrodinger方程Heisenberg矩阵力学粒子物理学基础氢原子粒子物理学基础谐振子粒子物理学基础相对论量子力学Klein-Gordon方程电磁相互作用负能量,负几率,精细结构不正确粒子物理学基础Dirac方程电磁相互作用正几率,电子的自旋,精细结构正确Klein佯谬,负能量粒子物理学基础反粒子,相对论的预言高能微观系统的多粒子特性量子场论的必然粒子物理学基础基本相互作用原子核内，质子与质子之间有很强的库仑排斥力，那么是如何维持原子核的稳定性的呢？要维持原子核的稳定性，核子间必定存在相互吸引的强大的核力：强作用力作用范围要小，导致原子结构的不稳定引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用──弱作用力粒子物理学基础四种基本相互作用力

对象强度范围交换粒子电磁力带电粒子间

10-2

∞γ(光子)引力万物

10-40

∞G(引力子)强力强子

110-15米

g(胶子)弱力有轻子参与

10-5

10-18米

w±,z0

粒子物理学基础非直接、即时相互作用粒子物理学基础量子场论描述物理世界的基本语言量子力学狭义相对论粒子物理学基础量子电动力学粒子物理学基础Tomonaga粒子物理学基础Schwinger粒子物理学基础R.Feynman粒子物理学基础Dyson粒子物理学基础电子与光子构成简单系统介子与光子构成简单系统粒子物理学基础规范对称性与电磁相互作用粒子物理学基础Feynman规则粒子物理学基础Lamb效应粒子物理学基础电子反常磁矩粒子物理学基础Compton散射粒子物理学基础粒子物理学基础

强相互作用与夸克（Quark）模型粒子物理学基础Gell-mann粒子物理学基础Gross粒子物理学基础Wilczek粒子物理学基础世界到底由什么构成？中国古代有元气说，和阴阳五行说在古希腊有原子说即由一种不能再分的最小基本单元“原子”构成亚里士多德却认为物质是连续的。正如中国《庄子、天下篇》所言“一尺之棰，日取其半，万世不竭”粒子物理学基础19世纪未的三大发现1895年伦琴（W.C.Röntgen）发现X射线1896年贝克勒尔(H.Becquerel)发现放射性1897年汤姆逊(J.J.Thomson)发现电子他们三人也因此分别获得了1901年、1903年和1906年的诺贝尔物理学奖。电子的发现对物理学的影响非常深远物理学对象从宏观转入到了微观领域粒子物理学基础原子的有核结构1911年汤姆逊的学生卢瑟福确立了原子的有核结构1913年卢瑟福的学生丹麦物理学家玻尔建立了量子的原子结构模型1919提出了原子核内存在中子的设想1932年查德威克确认了中子n的存在粒子物理学基础物质的层次结构粒子物理学基础基本粒子的性质质子和中子的大小约为1个费米质子的质量为938.3MeV，中子为939.6MeV,电子为0.511MeV质子和中子称为重子,电子称为轻子质子的寿命长于亿亿亿亿年,自由中子的寿命却只有877秒，中子会衰变成质子、电子和一个新粒子——反中微子.这是否预示着质子、中子内部还有结构？粒子物理学基础众多的新粒子1931年狄拉克预言：存在着反电子1932年安德逊发现了正电子，并因此获得了1936年的诺贝尔物理学奖1931年泡利预言中存在微子，不带电，质量为零1935年汤川秀树预言π介子的存在，1947年鲍威尔发现π介子粒子物理学基础更多的粒子被发现介子：J=0，π±，

π0，ρ，

k±，

k0重子:J=1/2，p，n，Σ±，Σ0，Ξ±，Ξ0，Λ且每种粒子都有反粒子，总数达数百种。然而混乱中存在秩序，类似于元素周期表，上述粒子也满足一定的规律，表明粒子内部还有结构粒子物理学基础

夸克（Quark）模型

轻子(电荷)夸克(电荷)第一代第二代第三代粒子物理学基础强子态

深度非弹性散射粒子物理学基础量子色动力学（QCD）粒子物理学基础渐近自由与夸克禁闭粒子物理学基础粒子物理学基础强子质量谱粒子物理学基础弱电统一理论粒子物理学基础Glashow粒子物理学基础S.Weinberg粒子物理学基础Salam粒子物理学基础T’Hooft粒子物理学基础Veltman粒子物理学基础1896年贝克勒尔(H.Becquerel)发现放射性1931年Pauli提出中微子1933年Fermi理论1956年宇称不守恒（Lee－Yang－Wu)1958年V－A理论1963年Cabibbo理论1967年Weinberg理论1971年’tHooft－Veltman证明1972年GIM