中国科学技术大学：《物理学》课程教学资源（科普报告）核物理与核技术的发展与应用（主讲：叶邦角）

核物理与核技术的 发展与应用 叶邦角 中国科学技术大学

核物理与核技术的 发展与应用 叶邦角 中国科学技术大学

一、前言 改变世界的物理学核物理 二十世纪100年，与核相关的物理学家有40多 人次获诺贝尔奖.(2005，IAEA) 核物理改变了整个物理学发展趋势 核物理改变了世界政治格局： 核物理改变了人们的社会生活方式： 核物理是人类解决能源危机的唯一途径

一、前言 改变世界的物理学-核物理 l 二十世纪100年, 与核相关的物理学家有40多 人次获诺贝尔奖. (2005, IAEA) l 核物理改变了整个物理学发展趋势. l 核物理改变了世界政治格局. l 核物理改变了人们的社会生活方式. l 核物理是人类解决能源危机的唯一途径

些重要历史事件 1897年J.J.Thomson发现电子 1913年E.Rutherford a粒子散射 1919年E.Rutherford质子，F.Hess气球实验（宇宙线） 1932年Chadwick发现了中子 1931-33年Pauly,Fermi>对原子核的阝衰变谱的解释： 中微子(56年实验证实) 1932年Anderson发现反电子(et) 1935年H.Yukawa预言存在π介子，M~1/7M, 1936年Anderson在宇宙线中发现“介子”(u-轻子) 1947年Powell等发现了π介子，Rochester在宇宙线实验 中发现了奇异粒子K 对这些形粒子的研究引起了建造更大的加速器激情

1897年J.J.Thomson 发现电子 1913年E.Rutherford a 粒子散射 1919年E.Rutherford 质子, F.Hess 气球实验 (宇宙线) 1932年Chadwick发现了中子 1931-33年Pauly，Fermi对原子核的 b 衰变谱的解释： 中微子(56年实验证实） 1932年Anderson发现反电子(e+ ) 1935年H.Yukawa 预言存在p介子，Mp~1/7 Mp 1936年Anderson 在宇宙线中发现“介子”（ m-轻子） 1947年Powell等发现了p介子, Rochester 在宇宙线实验 中发现了奇异粒子K 对这些形粒子的研究引起了建造更大的加速器激情 一些重要历史事件

常规核武器 核武器 非常规核武器 60 硬核” 核物理与核技术 裂变核电站 核能 聚变未来能源 核物理 物质基本结构 软核” 基本探测技术 核技术

物质的基本结构

物质的基本结构

粒子物理中的对称性 预言 现实 偏离对称 Mc2 0.9396 0.9383 同位旋(SU2) 质量相同 0.14% π 00 M(=M(π+)？ 3.3% Mc2 0.1396 0.1350 0.1396 八重法(SU3) ΣA 粒子的质量都相同 ~30%

粒子物理中的对称性 预言 现实 同位旋（SU2) 质量相同 M(p 0 )=M(p + )?? 八重法(SU3) 粒子的质量都相同 偏离对称 0.14% 3.3% ~30%

八重法 M.Gell-Mann,Y.Ne'eman,1962 KO K+ Mesons π n 典型的SU3对称 Strange 介子 ness K KO 为什么有这样的对称 Electric 性？ 奇异数 charge 0+1 n p 电荷数 Baryons 0 A 重子 0 2

奇异数 电荷数 重子 介子 八重法 典型的SU3对称 为什么有这样的对称 性？

Constituents of matter Electrons（10-18m) see Atom nucleus nucleon quark 10-10m 1014m 10-15m 10-18m

Electrons (10-18 m ) Atom nucleus nucleon quark 10-10 m 10-14 m 10-15 m 10-18 m Constituents of matter see

1964年盖尔曼提出了夸克模型，认为介子 是由夸克和反夸克所组成，重子是由三个夸克 组成。 强子(hadron) Baryons.重子 Mesons介子 999 99 Anti Baryons Hundreds of possible 99g combinations or particles

q q q Baryons重子 Mesons 介子 q q q q q Anti Baryons Hundreds of possible combinations or particles 强子(hadron) 1964年盖尔曼提出了夸克模型，认为介子 是由夸克和反夸克所组成，重子是由三个夸克 组成

Physicists call the ELEMENTARY theoretical framework that describes the interactions PARTICLES between elementary building blocks (quarks and leptons)and the force carriers (bosons)the Standard Model. syueno charm Gravity is not yet part of strange bottom this framework,and a central question of 21st century particle physics is clectron neutrino muon neutrino tau ncutrino the search for a quantum formulation of gravity cectron that could be included in the Standard Model. Three Generations of Matter 娄Fermilab95-759

Physicists call the theoretical framework that describes the interactions between elementary building blocks (quarks and leptons) and the force carriers (bosons) the Standard Model. Gravity is not yet part of this framework, and a central question of 21st century particle physics is the search for a quantum formulation of gravity that could be included in the Standard Model