粒子物理基础（课堂PPT）.ppt

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？ 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 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 众多的“复合粒子” 人们一直在寻找粒子，目前已发现200 多个粒子，这些粒子绝大多数是“复合 粒子”。 这些粒子的名称“五花八门”。 费米(Enrico Fermi) 对他的学生 莱德曼(Leon Lederman)说： "Young man, if I could remember the names of these particles, I would have been a botanist!" 标准模型 世界有什么组成？如何组成？ -----标准模型 6 种轻子 6 种夸克 传递力的粒子 夸克（Quark）模型 轻子 (电荷) 夸克 (电荷) 第一代 第二代 第三代 世界由什么组成？ 世界上的一切物质，从星系到山川河流，都是由 “轻子” 和 “夸克” 组成。 “反物质”（“反粒子”） 对应于每一种“物质粒子”，存在其“反物质粒子”，唯一区别是 电荷反号。 “粒子”与”反粒子”相遇时，会发生“湮灭”， 变成能量。 夸克 “夸克”名称的由来 1964年 Murray Gell-Mann 和 George Zweig 建议用三个基本粒子的不同组合来解释所发现的几百个粒子。Gell-Mann 把这三个粒子叫作“Quark” “Quark” 一词来自 James Joyce 的小说 “Finnegan’s Wake” 不同种类的“夸克”称作不同的“味道” 的“夸克”称作 “上” （up) 和 “下” (down): 称为 “奇” (strange), 它组成的 粒子“K”粒子具有“奇怪”的长寿命 称作“璨”（Charm），1974年在斯坦福 （SLAC)和布鲁海文实验室(BNL)发现 称作“底”(bottom)，1977年在费米实验室发现 称作“顶”(top)，1995年在费米实验室发现. 两个最轻 第三个 第四个 第五个 第六个 强子（重子、介子） 正如群居的大象，夸克也群居，从不单独存在，他们群居所形成的复合粒子叫“强子” 虽然夸克带有分数电荷，但强子的电荷是整数 虽然夸克带有颜色，但强子没有颜色 强子（Hadron） 有两类： 重子（Baryon） 介子（Meson） 轻子（Lepton） 夸克总是群居而以束缚态形式存在；轻子则单个存在 带电轻子象猫科动物，易看到；而不带电的轻子（中 微子）象附着在这些动物身上的跳骚，难以看到 带电轻子的衰变 → → → 中微子 → → → → 太阳上质子聚变——大量中微子，地球——很少且呈周期性变化。 是否存在中微子振荡？ 发光星体质量只占空间物质总质量的一小部分，大部分质量以“暗物质”形式存在。 中