5.5 “基本”粒子（20张PPT）课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修3

第五章 原子核 第5节 “基本”粒子 图中显示的是质子对质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？彼此间有什么关系？ 1.知道电子、中子、质子并不是组成物质的最基本的粒子。 2.知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型。 发现各种微粒的科学家 道尔顿（原子） 汤姆逊（电子） 卢瑟福（质子） 盖尔曼（夸克） 查德威克（中子） 一、发现新粒子 对新粒子的认识历程 {5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}发现时间 1932年 1937年 1947年 20世纪60年代后 新粒子 反粒子 μ子 K介子与π介子 超子 基本特点 质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反 比质子的质量小　　 质量介于电子与核子之间 其质量比质子大 部分新粒子的实验发现年代 (1)直到19世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是基本粒子． (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构． (3)探测工具 粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具。 1.新粒子的发现 2.反粒子（反物质） 它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反 例如，电子和正电子，质子和反质子等 由反粒子构成的物质叫反物质 反粒子（反物质）最显著的特点是当它们与相应的正粒子（物质）相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子 大型强子对撞机内部设备的一个局部 3.对撞机 1932年发明的粒子加速器，能使带电粒子加速到很高的能量。让这些高能粒子彼此对撞，就能产生更多的粒子，这种装置称为对撞机。 利用加速器和对撞机，人们发现了400多种的粒子。 二、粒子的分类 1.强子：参与强相互作用的粒子。 2.轻子：不参与强相互作用的粒子。 电子 电子中微子 μ子 μ子中微子 τ子 τ子中微子 ⑵每种轻子都有对应的反粒子 轻子（6 种） ⑶τ子的质量比核子的质量还大 根据相互作用的性质分类 ⑴没有发现轻子的内部结构 质子 中子 3.规范玻色子：传递各种相互作用的粒子。 光子 中间玻色子（W和Z玻色子） 胶子 传递弱相互作用 4.希格斯玻色子：希格斯场的量子激发。 传递电磁相互作用 传递强相互作用 希格斯玻色子别称上帝粒子，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。 2012年7月4日科学家宣布发现了一个新粒子，与希格斯玻色子特征有吻合之处。 这种玻色子是物质的质量之源，是电子核夸克等形成质量的基础，其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性，进而形成质量，构筑成大千世界。 1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。 下夸克d 上夸克u 奇夸克s 粲夸克c 底夸克b 顶夸克t 介子（夸克和反夸克组成） 质子 中子 重子（三个夸克组成） 夸克与粒子物理标准模型 每种夸克都有对应的反夸克 1.夸克模型 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 夸克的“禁闭”： 夸克不能以自由的状态单个出现 在夸克模型的基础上，科学家们发展出了描述强相互作用的系统理论———量子色动力学。 以量子色动力学和电弱统一理论为核心，人们已经完成了一整套关于粒子的理论，称为粒子物理标准模型。 2.夸克模型的意义 3.粒子物理标准模型 标准模型和大量实验吻合得很好，取得了很大的成功。在标准模型中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子。 华人科学家在粒子物理学领域的杰出贡献 赵忠尧(1902-1998) 第一个发现正电子的人，比安德逊早两年。 王淦昌(1907-1998) 探测中微子的理论，发现超子的反粒子，研究宇宙线中介子衰变 杨振宁（192 ... ...