北京大学：《核物理与粒子物理导论》精品课程教学资源（课件讲稿）第零章 绪论（2/2）

Nuclear and Particle Physics - Introduction 旧石器时代:约170-1万年前 (石器、骨器、装饰) 新石器时代:约1万4千年前 探索物质历史回顾 (彩陶、符号、农业) 夏:前21-前16世纪(青铜、 公元前1纪,周代, 酒器、手工业) 中国祖先“五行”说(一切物商:前16,前1世纪(甲骨文 质都由金、木、水、火、 歌舞) 土五种基元组成)。 周:前1世纪-前771年(诗 歌、典章制度)

旧石器时代：约170-1万年前 （石器、骨器、装饰） 新石器时代： 约1万-4千年前 （彩陶、符号、农业） 夏：前21-前16世纪（青铜、 酒器、手工业） 商：前16-前11世纪（甲骨文 、歌舞） 周：前11世纪-前771年（诗 歌、典章制度） 前 言 ■ 探索物质历史回顾 公元前11世纪，周代， 中国祖先“五行”说（一切物 质都由 金、木、水、火、 土五种基元组成）。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 春秋:前770-前476年 战国:前475-前221年 公元前430年左右,古 秦:前221-前207年 希腊哲学家认为大地由土、 西汉:前206-8年 气、水、火四种基元组成。 东汉:25-220年 德谟克利特( Democritus) 三国:220-265年 提出“原子”的概念,认为物 西、东晋、十六国 质是由微小个体组合而成的 265-420年 南北朝:420-589年 隋:581-618年 唐:618-907年 以上只有哲学的意义。 五代十国:907-960年 北宋、辽,南宋、金: 960-1279年 元:1271-1368年

公元前430年左右，古 希腊哲学家认为大地由土、 气、水、火四种基元组成。 德谟克利特（Democritus） 提出“原子”的概念，认为物 质是由微小个体组合而成的 。 以上只有哲学的意义。 春秋：前770-前476年 战国：前475-前221年 秦：前221-前207年 西汉：前206-8年 东汉：25-220年 三国：220-265年 西、东晋、十六国 265-420年 南北朝：420-589年 隋：581-618年 唐：618-907年 五代十国：907-960年 北宋、辽，南宋、金： 960-1279年 元：1271-1368年 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 力学: 1661年,玻意尔从化学意义 开普勒三定律:1609 上给出元素定义:元素是一种 1619年 基质,它可以与其它元素结合 伽利略落体定律:1638年 形成“化合物”,但把它从化合 物中分离出来后,它便不可能 牛顿(1642-1727), 伯努利(1700-1782), 明:1368 被分解成比它更简单的物质。 1803年,英国化学家道尔顿提 拉格郎日(1736-1813) 1644年 出化学原子论:每种元素都对 应一种物质单元原子;元 热力学统计物理,光学: 清:1644 素的差别是由于它们所对应的 17-19世纪 原子不同;化学反应中原子不 1911年 变。(原子的真实性问题?) 1869年,俄国化学家门捷列夫 电磁学(+光学): 与德国化学家迈耶建立元素周 库伦(1736-1806),奥 期表。 斯特(1777-1851),安 培(1775-1836),法拉 19世纪末,化学和经典物理 第(),欧姆(1784- 学的完整体系建立。 1854),麦克斯韦( 1831-)

明：1368- 1644 年 清：1644- 1911 年 力学： 开普勒三定律：1609- 1619 年 伽利略落体定律：1638 年 牛顿（1642-1727）， 伯努利（1700-1782）， 拉格郎日（1736-1813 ） 热力学统计物理，光学： 17-19世纪 电磁学（ +光学）： 库伦（1736-1806），奥 斯特（1777-1851），安 培（1775-1836），法拉 第（），欧姆（1784- 1854），麦克斯韦（ 1831- ） 1661年，玻意尔从化学意义 上给出元素定义：元素是一种 基质，它可以与其它元素结合 形成 “化合物 ”，但把它从化合 物中分离出来后，它便不可能 被分解成比它更简单的物质。 1803年 ，英国化学家道尔顿提 出化学原子论：每种元素都对 应一种物质单元——原子；元 素的差别是由于它们所对应的 原子不同；化学反应中原子不 变。（原子的真实性问题？） 1869年，俄国化学家门捷列夫 与德国化学家迈耶建立元素周 期表。 19世纪末，化学和经典物理 学的完整体系建立。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 核科学的创立阶段 1895年,伦琴 ( Rontgen)发现X射线。 1896年,贝克勒尔 ( Becquerel*)发现铀的 天然放射性。这是人类第 次发现核现象,但当时 并不理解。 (注:*表示诺贝尔奖获 得者) 第一张人手X光片

■ 核科学的创立阶段 1895年，伦琴 （Rontgen）发现X射线。 1896年，贝克勒尔 （Becquerel*）发现铀的 天然放射性。这是人类第 一次发现核现象，但当时 并不理解。 （注：* 表示诺贝尔奖获 得者） — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 1897年,汤姆逊(JJ. Thomson)发现电子。 1898年,居里*( Curie)夫妇分离出放射性的钋( Polonium)和镭( Radium)。 1898年,卢瑟福( Ruthfold)发现a、β射线。 1900年,维拉德发现y射线。 1905年,爱因斯坦( Einstein)提出相对论。 1909年,卢瑟福验证a粒子 电子 就是氦原子核。 原子 原子大小100米 1911年,卢瑟福用a粒子 原子核大小10米 轰击金箔发现原子核 中子质子 氢重氢超重氢氦 (氘)(氚) H H

1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）发现电子。 1898年，居里*（Curie）夫妇分离出放射性的钋（ Polonium）和镭（Radium）。 1898年，卢瑟福（Ruthfold）发现α、β射线。 1900年，维拉德发现γ射线。 1905年，爱因斯坦*（Einstein）提出相对论。 1909年，卢瑟福*验证α粒子 就是氦原子核。 1911年，卢瑟福用α粒子 轰击金箔发现原子核。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 1912年,赫斯发现宇宙射线。 912年,威尔逊( Wilson)建立 云室 1913年,汤姆逊( Thomson)发现 稳定同位素。 1913年,北大设物理门

1911年，卢瑟福*发现原子核。 1912年，赫斯发现宇宙射线。 1912年，威尔逊*（Wilson）建立 云室。 1913年，汤姆逊* (Thomson)发现 稳定同位素。 1913年，玻尔*（N.Bohr）建立原 子核的行星模型。 1913年，北大设物理门。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 1914年,默塞菜( Moseley)用X射线测定原子核的电荷。 1919年,卢瑟福等实现首次人工核反应。 1919年,阿斯顿*( Aston)建立质谱仪。 1925年, Goudsmit和 Uhlenbeck提出自旋的概念。 1926年,薛定谔*( Schrodinger)建立量子力学。 1928年, Gamow、 Gurney和 Condon提出a放射性理论。 1930年,泡利·( Pauli)提出中微子假说。 叶企孙先生1921年在美国用X-射线法测定的普朗克常数是当时最精 确的值,被物理学界沿用达16年之久。 吴有训先生1925年以他精湛的实验技术、严密细致的工作和精辟的 理论分析,为康普顿效应的确证及其丰富、发展作出了杰出的贡献。 赵忠尧先生1930年在美国进行的“硬射线散射”实验研究中,发现 了“反常吸收”和“特殊辐射”新现象,特别是他测定的“特殊辐射”能量是 0.5MeV(等于一个电子的质量)。两年之后,安德森在他的师兄赵忠尧 实验的启发下,在宇宙线的云室照片中发现了正电子(科学家发现的第 个反粒子)

叶企孙先生1921年在美国用X-射线法测定的普朗克常数是当时最精 确的值，被物理学界沿用达16年之久。 吴有训先生1925年以他精湛的实验技术、严密细致的工作和精辟的 理论分析，为康普顿效应的确证及其丰富、发展作出了杰出的贡献。 赵忠尧先生1930年在美国进行的“硬γ射线散射”实验研究中，发现 了“反常吸收”和“特殊辐射”新现象，特别是他测定的“特殊辐射”能量是 0.5MeV（等于一个电子的质量）。两年之后，安德森在他的师兄赵忠尧 实验的启发下，在宇宙线的云室照片中发现了正电子（科学家发现的第 一个反粒子）。 1914年，默塞莱（Moseley）用X射线测定原子核的电荷。 1919年，卢瑟福*等实现首次人工核反应。 1919年，阿斯顿*（Aston）建立质谱仪。 1925年，Goudsmit和Uhlenbeck提出自旋的概念。 1926年，薛定谔*（Schrodinger）建立量子力学。 1928年，Gamow、Gurney和Condon提出α放射性理论。 1930年，泡利*（Pauli）提出中微子假说。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 1931年,范德格拉夫( Van De graaff建立静电加速器 1931年, Sloan和 Lawrence建立线性加速器。 1932年, Lawrence和 Livingston建立回旋加速器。 SLAC/LBU/LLNL SLAC-Based B Factory: PEP.ll and BABAR oth Ring Housed in Current FEP Tun

1931年，范德格拉夫(Van De Graaff)建立静电加速器。 1931年，Sloan*和Lawrence*建立线性加速器。 1932年，Lawrence*和Livingston建立回旋加速器。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction 1932年,Urey、 Brickwedde和 Murphy发现氘核。 1932年,安德逊*( Anderson)发现正电子。 1932年,查德威克 Chadwick)发现中子。 1932年,海森堡"( Heisen berg)提出核的质子-中子结构模 型。 1932年,赵忠尧在清华开创我国的核物理实验研究

1932年，Urey*、Brickwedde和Murphy发现氘核。 1932年，安德逊*（Anderson）发现正电子。 1932年，查德威克*(Chadwick)发现中子。 1932年，海森堡*（Heisenberg）提出核的质子-中子结构模 型。 1932年，赵忠尧在清华开创我国的核物理实验研究。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————

Nuclear and Particle Physics - Introduction ■经典核物理的成熟阶段 1932年, Cockcroft*和 Walton利用加速器实现核反应。 1934年,居里*和约里埃*( L Curie, FJoliot)发现人工放射性。 1934年,费米☆( E Fermi)提出β衰变理论。 1935年, YUkawa*提出介子假说 1935年, Bothe建立符合测量方法。 1936年,玻尔*( N. Bohr)提出复合核理论。 1937年, Neddermeyer和 Anderson*发现宇宙射线中的u轻子。 1938年,Hahn和 Strassman发现重核裂变 1938年, Bethe*提出天体中的热核能源。 1939年, N. Bohr和 Wheeler建立裂变的液滴模型。 1940年, McMillan和 Seaborg*产生第一个超铀元素。 鲁●會 原子核裂变 裂变 碎片快 (放出2~3个中子和 200MeV能量)

原子核裂变 （放出2～3个中子和 200MeV 能量） ■经典核物理的成熟阶段 1932年，Cockcroft*和Walton*利用加速器实现核反应。 1934年，居里*和约里埃*（I.Curie, F.Joliot）发现人工放射性。 1934年，费米*（E.Fermi）提出β衰变理论。 1935年，Yukawa*提出介子假说 1935年，Bothe*建立符合测量方法。 1936年，玻尔*（N.Bohr）提出复合核理论。 1937年，Neddermeyer和Anderson*发现宇宙射线中的μ轻子。 1938年，Hahn*和Strassman发现重核裂变。 1938年，Bethe*提出天体中的热核能源。 1939年，N.Bohr*和Wheeler建立裂变的液滴模型。 1940年，McMillan*和Seaborg*产生第一个超铀元素。 — Nuclear and Particle Physics – Introduction —————————