《普通物理学》课程教学资源（PPT课件）第十五章 原子核物理和粒子物理简介 15-4 粒子物理简介

§15-4粒子物理简介 一、粒子的发展概况 基本粒子 20世纪30年代，电子、光子、质子、中子随着新 的粒子被发现，基本粒子不是构成世界的基本单元。 粒子 例如：质子、中子、电子和它们的反粒子及μ 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)。 上意子元道觉退此

上页 下页 返回 退出 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)。 一、粒子的发展概况 20世纪30年代，电子、光子、质子、中子随着新 的粒子被发现，基本粒子不是构成世界的基本单元。 基本粒子 粒子 §15-4 粒子物理简介

反粒子和奇异粒子 1.反粒子 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。 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。 让元不觉返司退

上页 下页 返回 退出 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 上意子文道回退此

上页 下页 返回 退出 质子和反质子的运动轨迹

+00 moc2 Y光子产生 湮没 两个 -moc2 空位 空位 自由电子的能量区域 电子偶的产生和湮没 让式不觉返司退

上页 下页 返回 退出 +  0 2 m c −  0 2 −m c 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

2.奇异粒子 在20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、A超子、∑超子、三超子和超子) a. 奇异粒子产生过程非常快，而衰变过程却 又非常慢。 b.奇异粒子总是成对地产生。 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。 让元子元返可退此

上页 下页 返回 退出 2.奇异粒子 在20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、 Λ 超子、  超子、 Ξ 超子和 Ω 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。 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

二、粒子的分类 按照参与的相互作用分为： 1.轻子 参与弱相互作用，带电的轻子还参与电磁作用。 e 至今未发现轻子具有内部结构。 让元子觉道司退欢

上页 下页 返回 退出 二、粒子的分类 按照参与的相互作用分为： 1.轻子 参与弱相互作用，带电的轻子还参与电磁作用。 e                      e   μ τ 至今未发现轻子具有内部结构

2.强子 参与强相互作用，也参与弱相互作用，带电的或中性 带磁矩的磁矩也参与电磁作用。 强子又可分为介子和重子。 3.媒介子 场量子或者规范玻色子，传递相互作用。 有光子、中间玻色子、胶子、引力子。 让贰下觉返可退

上页 下页 返回 退出 2.强子 参与强相互作用，也参与弱相互作用，带电的或中性 带磁矩的磁矩也参与电磁作用。 强子又可分为介子和重子。 3.媒介子 场量子或者规范玻色子，传递相互作用。 有光子、中间玻色子、胶子、引力子

按质量分为： 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、子、τ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、π介子、介子。 4.光子类只有光子一种，其静止质量为零。 让文下美菠面：退收

上页 下页 返回 退出 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、μ子、τ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、 π 介子、 介子。  4.光子类 只有光子一种，其静止质量为零。 按质量分为：

按自旋分为： 1.玻色子 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，子的自旋为0。 2.费米子 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、32，s 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，粒好也是一 种介子

上页 下页 返回 退出 1.玻色子 2.费米子 按自旋分为： 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， . 。 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 π 0。 1974年丁肇中等发现了 粒子， 粒子也是一 种介子。 J /ψ J /ψ 由于介子和重子参加强相互作用又统称为强子

三、粒子的相互作用和守恒定律 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10m以下，故称短程力；作用时 间极短，约为0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。 让贰下觉返可：退此

上页 下页 返回 退出 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。 15 10− 23 10− 三、粒子的相互作用和守恒定律 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