粒子物理简介课件

粒子物理简介例如：质子、中子、电子和它们的反粒子及

子、

介子、K介子等。到目前为止，已经发现了400多种基本粒子(包括共振态粒子)。基本粒子：构成物质世界的基本单元。1.反粒子和奇异粒子（1）反粒子

正粒子和反粒子有相同的质量、自旋、寿命，电荷等值反号，磁矩方向相反。从理论上说，还应该有这些反粒子组成的反原子核、反原子、反物质、反星体等。1932年安德逊在宇宙射线中发现了正电子,从1955年起陆续发现了反质子、反中子、反介子、反超子。

反粒子和奇异粒子质子和反质子的运动轨迹产生湮没0光子两个空位空位自由电子的能量区域电子偶的产生和湮没反粒子和奇异粒子（2）奇异粒子

在二十世纪50年代又在宇宙射线中发现了与基本粒子不同的具有以下奇怪性质的奇异粒子。（如：K介子、超子、超子、超子和超子）b.奇异粒子总是成对地产生。a.奇异粒子产生过程非常快，而衰变过程却又非常慢。反粒子和奇异粒子

我们用质量、电荷、自旋、磁矩等性质表示基本粒子，又加入了“奇异数”这个量子数，来反映基本粒子的奇异现象。对于非奇异粒子，奇异数为零；对于奇异粒子，奇异数不为零。反粒子和奇异粒子（1）重子类

这类粒子质量较大，包括核子和超子（因质量超过核子，故称为超子）。（2）轻子类

这类粒子质量较小，包括电子、介子、介子及其相应的中微子。（3）介子类

质量介于重子和轻子之间的粒子称为介子。包括K介子、介子、介子。（4）光子类

只有光子一种，其静止质量为零。2.基本粒子的分类

按质量分为四类：

自旋是的半整数倍的基本粒子称为费米子。包括重子和轻子。轻子、核子的自旋为1/2，超子的自旋为1/2、3/2。（1）玻色子（2）费米子

自旋是的整数倍的基本粒子称为玻色子。包括光子类和介子类。光子的自旋为1，介子的自旋为0。按自旋分为两类：基本粒子的分类

由于介子和重子参加强相互作用又统称为强子。

1974年丁肇中等发现了J/

粒子，J/粒子也是一种介子。

丁肇中基本粒子的分类3.基本粒子的相互作用

宇宙间的一切物质的相互作用归结为以下四种。（1）强相互作用

强相互作用是一种原子核结合在一起的力，它的作用范围为m

以下，故称短程力；作用时间极短，约为s,这种相互作用强度大，比电磁作用强得多，故称强作用。强相互作用只存在于重子和介子之间。

（2）弱相互作用

弱相互作用范围在10-17m以下，通常也称短程力。弱相互作用的强度比强相互作用弱得多，作用时间慢得多。参与弱相互作用的粒子：一切强子和轻子。基本粒子的相互作用格拉肖温伯格萨拉姆（3）电磁相互作用

一切具有电荷或磁矩的全部粒子包括强子和轻子都参与电磁相互作用。电磁相互作用通过电磁场交换光子来实现。一些基本粒子通过电磁相互作用发生衰变。电磁相互作用的强度比强相互作用弱，电磁力的大小与物体间距离的平方成反比。基本粒子的相互作用

（4）万有引力相互作用

所有粒子都参与万有引力相互作用，其强度比弱作用还小，与物体间距离的平方成反比。传递引力的粒子称为引力子。基本粒子的相互作用表20-5四种相互作用的比较天体之间

衰变原子结合核力举例引力子中间玻色子光子

介子传递子一切物体强子、轻子强子、轻子强子被作用粒子作用时间(s)

作用范围(m)1相对强度引力作用弱作用电磁作用强作用名称基本粒子的相互作用1964年盖尔曼等人提出强子由夸克组成。他认为所有强子都是由三种夸克组成，这三种夸克分别称为上夸克、下夸克、奇异夸克，分别用u、d、s表示。三种夸克都有相应的反夸克。

实验证明，除轻子还未发现有任何内部结构外，核子、超子、介子即所有的强子都还能细分。基本粒子的相互作用盖尔曼4.强子的夸克模型

原子由原子核和电子构成，原子核是由质子和中子构成，那么质子、中子内部是否还有内部结构？1932年，斯特恩测得质子的磁2.79，后来又测得中子的磁矩为-1.91（而不是零），中子不带电，可磁矩却不为零，说明中子还有内部结构。

用能打入质子内部的高能量轻子打击质子，由于轻子能量很高，能打入质子内部，因此可以发现质子的内部是否有结构。1956年霍夫斯塔特用高速电子轰击质子时，发现质子的电荷分布半径为0.7fm.后来又发现中子虽呈电中性，但内部却有正电和负电，电荷分布半径为0.8fm。还发现核子内部存在好多个散射中心。强子的夸克模型

夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组成。

夸克共有六种，其性质如下表所示。强子的夸克模型夸克电荷/e自旋同位旋奇异数重子数u(上)2/31/21/201/3d(下)-1/31/21/201/3s(奇)-1/31/20-11/3c(粲)2/31/2001/3b(底)-1/31/2001/3t(定)2/31/2001/3六种夸克特性表强子的夸克模型

介子是由()构成介子是由()构成介子是由()构成质子p是由(uud)构成中子n是由(udd)构成强子的夸克模型

要组成自旋为半整数的重子和自旋为零的介子，夸克的自旋应为,它的两个分量为。如果用电子或质子所带电荷作为单位，为要组成电荷为正负整数或零的强子，夸克所带的电荷就是分数电荷：u夸克的电荷为，d夸克和s夸克的电荷为。

夸克通过强相互作用结合成强子。

强子的夸克模型

要组成自旋为半整数的重子和自旋为零的介子，夸克的自旋应为,它的两个分量为