1、連 曾 李 粒子微觀世界 粒子的微觀世界 1 粒子的定義2 粒子的性質3 粒子的分類4 大自然物質的相互作用5 粒子的應用 粒子的定義 眾所周知 我們的世界是由很多不同的分子與化合物所組成 而分子與化合物則是由不同的原子所組成 原子在初時被認為是組成物質的最基本單元 而且不可分割 但後來科學家發現原子是由原子核及環繞在其週間的電子所組成 原子核更是由質子及中子所組成 由分子到原子 再到電子 質子和中子此等更細小的粒子 這是否意味著微觀物質的尺度至此已到盡頭 粒子的定義 近年科學家發現中子和質子是有結構性的 意味著它們是由更細小的粒子所組成 那便是夸克了 以下要探討的便是這些組成我們物質世界 比
2、原子更微小的粒子 基本粒子 質子與中子的電荷比 量子色動力學的基本構想 粒子的性質 基本粒子具有各種不同的性質 它們便是質量 電荷 壽命和自旋 a 質量 粒子每刻都進行著運動 它們會因應不同的能量狀態而進行加速運動 而質量便是加速運動的阻力 質量愈大 加速愈小 所以質量與加速成反比 與能量成正比 質量在靜止時是不變的 在加速運動時卻與能量成正比 b 電荷 某些基本粒子會表現出極性 如帶負極的電子和帶正極的質子 某些卻不會出現極性 如電荷為0的中子 此等極化粒子相互之間會產生電磁力 使它們加速 同極相拒 異極相吸 相反 非極性粒子則不會與其他粒子產生電磁力 電荷便是在一個它們能被極化至甚麼程度的
3、體量 與電磁力和速度成正比 c 壽命 絕大部分已經發現的粒子是不穩定的 即自由粒子存在經過一定時間後就變為其他粒子 粒子產生後到衰絞變前存在的時間就是該粒子的壽命 這裡是指粒子靜止的壽命 亦指扣除了運動時鐘的延緩效應的結果 d 自旋 基本粒子是會自轉的 其自轉是以其運動方向為軸心 若粒子沿運動方向右旋則其自旋為正 若是左旋則為負 d 自旋 除此以外 基本粒子有時更會以波的形式表現出來 會有一切波擁有的特性 這便是粒子的波粒二重性 例如光子在宏觀世界裡會表現為波 有波長 有頻率 但到了原子的微觀世界裡會表現成粒子 有自旋 粒子的分類 首先 除了光子外 每個基本粒子都有其反粒子 反粒子和粒子有相同
4、的質量與壽命 但有相反的電荷和自旋 例如電子與正電子 中子與反中子等 粒子與反粒子碰撞後會消失 並生成 射線 真空的 射線又會轉化成正反粒子 所以在自然界裡 射線與正反粒子是不斷的互相轉化著 粒子的分類 科學家把已經發現 粒子按它們參與各種相互作用的性質分為幾類 1 玻色子玻色子是傳遞相互作用的媒介粒子 它們是8個膠子 光子 W Zo及還未被發現的重力子 粒子的分類 2 強子強子是直接參與強相互作用的粒子 他們又分為兩類 介子與重子 介子的自旋為整數 而重子的自旋則不是整數 介子的例子有兀介子 重子的例子有質子和中子 粒子的分類 3 費米子費米子又分為輕子和夸克 它們的自旋都是1 2 輕子有電
5、荷為負一的電子 子和 子 及有電荷為0的三種中微子 夸克則有電荷為2 3的u c t夸克 及電荷為 1 3的d s b夸克 三個夸克組成重子 或兩個正反夸克組成介子 粒子的分類 大自然物質的相互作用 粒子的應用 在這次project中 我們會主要探討超導體的應用 超導體 電子是粒子的一種 當兩個電子組合成玻色子 超導體的應用就能夠解釋得到 超導體並不是簡單的零電阻導體 在常溫狀態下 磁力線會穿過金屬球 而在超低溫超導狀態下磁力線會被推出金屬球外 這種現象超導體是理想的導電體和抗電體 超導體 超導體表面有一層薄而強的電流層 電流層形成的磁場將外部磁場推到體外 當一個電子的能量接近於費米子能量時 在其周圍的電子因被其吸引而變為正電荷 於是進一步吸引其他電子 這時速度V和 V的兩電子形成組合 超導體 此時應將電子當為電子波 在這種情況下 兩電子就形成速度相同但方向相反的波長定長電子波 波的兩端就是超導體的兩端 所以這種電子波的波長達到了肉眼所能看到的範圍 G組組員介紹 6B 14 李振豐 16 連大為 25 曾弼盈 完結 收
