粒子物理

1、粒子物理是研究物质最基本结构的学科,1897年汤姆孙发现电子,1919年卢瑟福发现质子,8.1 粒子分类和相互作用,一.相互作用,二粒子分类,1、反粒子,三粒子的观测,光子转化为正负电子对,正负电子对湮没-两个相反方向的 光子,安德森观察到了正电子的径迹,通常称电子为粒子，正电子为反粒子，正电子是人类第一次在实验上发现的“反粒子”，而正、反粒子的成对存在是自然界的普通现象。从1955年起陆续发现了反质子、反中子、反中微子、反介子、反超子等。,2.中微子,3.子和介子的发现,中性粒子，其静止质量几乎为0,子,这种粒子与核子的相互作用很弱,。

2、粒子物理学的发展,粒子物理 (高能物理)是研究场和粒子的性质、运动、相互作用和相互转化规律的学科，也是研究粒子内部结构规律的学科，是当代物理学发展的前沿。 1.实验研究:主要是通过高能粒子的相互碰撞，用实验手段发 现新粒子。到目前已经发现了300多种。采用的试验设备有加速器、对撞机、探测器、计算机和数据处理系统。 2.理论基础是量子场论，是解释微观现象的基本理论。,杨振宁、李政道大胆提出粒子在弱相互作用中，宇称不一定守恒，粒子和粒子可能是同一种粒子,李政道和杨振宁,粒子物理学的发展,吴健雄的实验验证吴健雄做了极化。

3、“粒子物理标准模型”之父格拉肖2005 年 11 月 11 日，中国科学院爱因斯坦讲座教授， “粒子物理标准模型”之父格拉肖（Sheldon Lee Glashow l932-）教授（美国哈佛大学和波士顿大学）应邀来高能所访问，并做了题为“Comments about Particle Physics in China”的精彩报告。格拉肖是世界著名的理论物理学家, 美国科学院院士。他 1932 年 12 月 5 日生于纽约，1954 年毕业于康奈尔大学，1958 年在哈佛大学获得博士学位，1958-1960 年在哥本哈根工作。1966 年到哈佛大学任教，1967 年起任教授。主要研究领域是基本粒子和量子场论。1976 年。

4、粒子物理学为本词条添加义项名粒子物理学，又称高能物理学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。10本词条 无基本信息模块, 欢迎各位 编辑词条，额外获取10个积分。目录1 学科简介2 学科分类3 理论分析4 发展阶段5 黑格斯粒子的实验证据6 第四种和第五种夸克7 轻子的新发现8 电弱统一理论的建立9 粒子物理的前景展开1 学科简介2 学科分类3 理论分析4 发展阶段4.1 第一阶段（18971937）4.2 第二阶段（19371964）4.3 第三阶段（1964）5 黑格斯粒子的实验。

5、第三篇 粒子物理学及其应用,更多资源xiti123.taobao.com,第三篇 粒子物理学及其应用,一、基本粒子概念的发展和粒子的 分类 二、轻子 三、夸克 四、四种基本相互作用 五、粒子探测器 六、粒子物理的应用,一、基本粒子概念的发展和粒子的分类,1、基本粒子概念的发展 古代对物质结构的猜想我国夏朝：金、木、水、火、土五行学说古希腊：水、火、土、空气组成物质（德谟克利特）提出了原子论（公元前3世纪） 近代对物质结构的认识道尔顿的原子论：每一种元素都代表一种特定的原子，不同元素的原子的性质不同。, 现代对物质结构认识的飞跃1911。

6、原子核物理和粒子物理简介,第十七章,物质的基本单元,原子,质子、中子、电子,夸克,17-1 原子核的基本性质,一、原子核的质子中子模型,原子核由质子和中子组成。,质子（P）：,中子（n）：,原子核符号,具有相同的质子数而中子数不同的原子核称为同位素。,质子、电子和中子符号,原子核的体积总是正比于它的质量数,在一切原子核中，核物质的密度是一个常数。,二、核自旋和磁矩,原子核有自旋，自旋角动量为,核自旋可以是整数，也可以是半整数。,1.质子和中子的自旋,2.原子核的质子数和中子数都是偶数时，自旋为零。,3.原子核的质子数和中子数都是。

7、第18章 粒子物理简介,北京正负电子对撞机 (BEPC) 正电子源照片,一. 粒子的分类,1. 按自旋分类,18.1 粒子和粒子的分类 四种相互作用,2. 共振态粒子 寿命极短（约10-23s）,4. 按相互作用分类,正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。,( 参与),引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。,光子 自旋为1，是玻色子,3. 正粒子、反粒子,轻子（共12种）,中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。,说明,中微子的自旋方向（按右螺旋法则）与运动方向相反；反中微子的自旋方向与运动方向一致。

8、第二节 对称性与对称性原理,一、什么是对称性,如果经过某种变换之后，物理规律保持不变，这就是物理规律的对称性。 如果一个操作使系统从一个状态变到另一个与之等价的状态，或者说，状态在此操作下不变，我们就说这系统对这个操作是对称的，而这个操作叫作这系统的一个对称操作。,与空间对称性相对称的操作有旋转、平移、镜像,1、空间对称性,（1）旋转对称,(a),(c),(b),任意角度,的整数倍,的整数倍,轴对称，某物体相对于某轴旋转 角度后，与原来的完全重合，则物体具有n次轴对称。,物理定律具有旋转对称性是指空间各个方向对该物理定律等。

9、第十七章,粒子物理简介,17-1 基本粒子,17-1-1 基本粒子 一个历史的概念,1803年，英国科学家道尔顿指出： 所有物质都是由“单质原子”或“复合原子”（分子）组成。,1897年汤姆孙发现电子，人们开始意识到原子具有结构。,1919年，卢瑟福发现了质子。,1932年，查德威克发现了中子。,进入20世纪，人们开始把质子、中子、电子和光子一起称为基本粒子。,1932年，安德森发现了正电子。,相对论能量与动量关系：,能量 E 可取负号！,正负电子总是成对出现。,湮没： 电子跃入负能态的空穴中，正、负电子将消失，同时放出光子的现象。,结论：“基本粒。

10、粒子物理与对称性,参考资料,1L.Ryder, Elementary particles and symmetries (粒子物理与对称性，宋孝同等译） 2W.M. Gibson, B.R.Pollard,Symmetry principles in elementary particle physics,（基本粒子物理学中的对称性原理， 丁里译） 3李政道，场论与粒子物理,1979 4黄克孙，夸克、轻子与规范场,1982 5许咨宗，课件：粒子物理中的守恒定律（中科大） 6戴又善，粒子物理讲义（浙大） 6 R. Casalbuoni , Quantum Field Theory,(1997) 7来自Wikipedia的资料 9郑恒阳，粒子物理中的对称性和对称性破缺（山大，PPT报告） 10陆埮,罗辽复,。

11、第17章 原子核和放射性,教学基本要求 一、理解原子核的组成，掌握质量亏损和结合能的计算； 二、理解核衰变的几种类型，掌握核衰变的规律； 三、了解辐射剂量和辐射防护。,17.0 概述,原子核物理学是研究原子核的结构、特性及其相互转变的科学。从1896年贝克勒尔发现铀原子的放射性和1911年卢瑟福提出原子核型结构之后，经过大半个世纪的探索和研究，核理论和核技术得到了飞速的发展，导致了原子能和同位素的应用。在医学上，放射性同位素已用于对疾病的诊断、治疗和研究，形成了专门的学科-核医学。,17.1 原子核的基本性质,17.1.1 原子核。

12、,物质世界的组成,实物物质,场,物质结构与粒子物理标准模型,欧洲核子研究中心(CERN)座落在日内瓦郊外的加速器：大环是周长27 km的强子对撞机，中环是质子同步加速器。,基本粒子,1803年，英国科学家道尔顿指出： 所有物质都是由“单质原子”或“复合原子”（分子）组成。,1897年汤姆孙发现电子，人们开始意识到原子具有结构。,1919年，卢瑟福发现了质子。,1932年，查德威克发现了中子。,进入20世纪，人们开始把质子、中子、电子和光子一起称为基本粒子。,1932年，安德森发现了正电子。,能量 E 可取负号！,正负电子、质子与反质子、中子与反。

13、8 粒子物理,粒子物理是研究物质最基本结构的学科,1897年汤姆孙发现电子,1919年卢瑟福发现质子,8.1 粒子分类和相互作用,一.相互作用,二粒子分类,1、反粒子,三粒子的观测,光子转化为正负电子对,正负电子对湮没-两个相反方向的 光子,安德森观察到了正电子的径迹,通常称电子为粒子，正电子为反粒子，正电子是人类第一次在实验上发现的“反粒子”，而正、反粒子的成对存在是自然界的普通现象。从1955年起陆续发现了反质子、反中子、反中微子、反介子、反超子等。,2.中微子,3.子和介子的发现,中性粒子，其静止质量几乎为0,子,这种粒子与核子的相。

14、粒子物理学基础,王淦昌先生,李文铸先生,汪容先生,王凎昌先生和汪容先生,粒子物理学物质的基本组成 物质间的基本相互作用 物质运动的基本规律,二十世纪的主要成就,相对论与时空观念狭义相对论,高速运动粒子广义相对论,引力理论，宇宙学 量子力学波粒二象性,微观粒子 量子场论描述物理世界的基本语言 标准模型物质的基本组成和基本相互作用,基本相互作用 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用强大的核力维持原子核的稳定性 弱相互作用导致基本粒子的不稳定,引起衰变,对称性决定相互作用,电磁相互作用：U(1)规范对称性 弱电相互作用：SU(2)U。

15、基本粒子物理漫谈,世界是由什么组成的 ？ 世界是如何组成的 ？,杨 金 民,第一部分：世界由什么组成？,为什么世界上不同的物质具有相同的特征？因为世界上的物质是由几个基本的砖块组成的-简单、没有内部结构！从远古时代，人类就开始 这样想。比如认为世界是 由“水、火、土、气”组成。,“基本砖块”,世界的基本砖块？原子 ？,今天人们知道“水、火、土、气”并不“基本”，它们是由“原子”组成的。在1900年前后，人们认为“原子”是可穿透的球，内部有一些电荷在跳动。,“原子”是基本的吗？,人们很快就发现：可以根据其化学性质把“原。

16、标准模型简介,引 言,自古以来，寻找宇宙的终极规律一直是人们的梦想。近代科学发现，宏观尺度上的宇宙和微观尺度上的基本粒子存在某些紧密地联系。 因此，微观尺度上粒子的基本模型也就成为了解释宇宙奥秘的钥匙。,什么是标准模型,自然界有四种基本作用力，万有引力，电磁力，弱作用力跟强作用力。电磁力跟弱作用力已经被统一成为电弱理论。标准模型便是在次原子尺度下希望统合电弱作用力跟强作用力的理论。,什么是标准模型,中子,夸克,近几十年来，通过基本粒子物理学家不断的努力，人造加速器的发展，以及借着外层空间高能的宇宙射线，建。

17、粒子物理实验,清华大学物理系 高原宁,组成世界的基本单元 ? 基本单元间的相互作用 ?,世界是从哪里来的?,标准模型 粒子物理实验基础、方法 粒子物理前沿问题举例 FAQ,1015 P (peta)1012 T (tera)109 G (giga)106 M (mega)103 K (kilo)10-3 m (milli)10-6 (micro)10-9 n (nano)10-12 p (pico)10-15 f (femto),粒子物理常用单位,1 eV = 1.602 x 10-19 J1 eV/c2 = 1.782 x 10-36 kg,能量: eV动量: eV/c质量: eV/c2 c speed of light in vacuum,例如: BEPC 质心对撞能量 2-5 GeV 。

18、粒子物理基础,世界是由什么组成的 ？ 世界是如何组成的 ？,世界由什么构成？,中国古代有元气说，和阴阳五行说 在古希腊有原子说即由一种不能再分的 最小基本单元“原子”构成 亚里士多德却认为物质是连续的。 正如中国庄子、天下篇所言“一尺之棰，日取其半，万世不竭”,世界由什么组成？,为什么世界上不同的物质具有相同的特征？因为世界上的物质是由几个基本的砖块组成的-简单、没有内部结构！从远古时代，人类就开始 这样想。比如认为世界是 由“水、火、土、气”组成。,“基本砖块”,世界的基本砖块？原子 ？,今天人们知道“水、火、。

19、,核物理研究的历史,H.Becquerel（贝克勒尔）, 法国物理学家（18521908），1903年获得诺贝尔奖发现了铀（U）的放射现象，这是人类历史上第一次在实验室里观察到原子核现象,历史回顾重要人物,M.Curie（居里夫人），法国物理学家（18671934），波兰人，1903年获得诺贝尔奖发现钋（Po）和镭（Ra）; 她的女儿（I.Joliot-Curie, 18971956）和女婿（F. Joliot-Curie, 19001958）因发现人工放射性获1934年诺贝尔奖,历史回顾重要人物,E.Rutherford（卢瑟福），英国物理学家（18711937），新西兰人，1908年获得诺贝尔奖证实了阿尔法射线为氦核， 贝。

20、近代物理技术,第一节 粒子世界,一、物质世界的结构层次,世界由物质组成，物质存在的基本形式是粒子和场。目前人类所认识的物质客体的空间尺寸，其大小至少跨越了42个数量级。,人类是认识自然界的主体“米” 基本长度单位 最小对象是粒子 m， 最大对象是宇宙，哈勃半径， m 宇宙的起源：大爆炸宇宙模型一百多亿年前，大爆炸。粒子在宇宙诞生的瞬间产生，最大和最小宇宙和粒子连接起来。,物质世界的结构层次,宏观系统：尺度在 m以上的客体因果规律，用牛顿力学或相对论力学描述 微观系统：尺度在 m以下的客体统计规律，用量子力学描述 介观。