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高中物理选择性必修第三册 第五章：原子核 第 5 节:“基本”粒子
第 5节：“基本”粒子
温故知新
发现各种微粒的科学家
道尔顿（原子）
汤姆逊（电子）
查德威克（中子）
科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构
1.发现历史：
直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。后来发现了电子、质子和中子，并且知道了原子核和电子组成了原子，质子和中子组成了原子核。于是许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并把它们叫作“基本粒子”。然而，随着科学的进一步发展，科学家们认识到这些粒子并不“基本”。
一、发现新粒子
一、发现新粒子
大型强子对撞机内部设备的一个局部
2、对撞机
1932年发明的粒子加速器，能使带电粒子加速到很高的能量。让这些高能粒子彼此对撞，就能产生更多的粒子，这种装置称为对撞机。
利用加速器和对撞机，人们发现了400多种的粒子。
3.发现新粒子：
从20 世纪30 年代以来，人们在对宇宙线的研究中陆续发现了一些新的粒子。
一、发现新粒子
一、发现新粒子
4、反粒子：粒子的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，
电荷等其他性质相反。
由反粒子构成的物质叫反物质
例如：
质子和反质子等
电子和正电子
反粒子（反物质）最显著的特点是当它们与相应的正粒子（物质）相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子。
2、轻子：不参与强相互作用的粒子。
根据相互作用的性质分类
1、强子：参与强相互作用的粒子。
质子
中子
轻子（6 种）
电子
电子中微子
μ子
μ子中微子
τ子和τ子中微子
⑵每种轻子都有对应的反粒子
⑶τ子的质量比核子的质量还大
⑴没有发现轻子的内部结构
二、粒子的分类
3、规范玻色子：传递各种相互作用的粒子。
4、希格斯玻色子：希格斯场的量子激发。
希格斯玻色子别称上帝粒子，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。
2012年7月4日科学家宣布发现了一个新粒子，与希格斯玻色子特征有吻合之处。
这种玻色子是物质的质量之源，是电子核夸克等形成质量的基础，其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性，进而形成质量，构筑成大千世界。
根据相互作用的性质分类
光子
中间玻色子（W和Z玻色子）
胶子
传递电磁相互作用
传递弱相互作用
传递强相互作用
二、粒子的分类
1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。
下夸克d 上夸克u 奇夸克s
粲夸克c 底夸克b 顶夸克t
介子（夸克和反夸克组成）
质子
中子
重子（三个夸克组成）
夸克与粒子物理标准模型
每种夸克都有对应的反夸克
1、夸克模型
二、粒子的分类
夸克与粒子物理标准模型
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
夸克的“禁闭”：
夸克不能以自由的状态单个出现
在夸克模型的基础上，科学家们发展出了描述强相互作用的系统理论——量子色动力学。
以量子色动力学和电弱统一理论为核心，人们已经完成了一整套关于粒子的理论，称为粒子物理标准模型。
2、夸克模型的意义
二、粒子的分类
夸克与粒子物理标准模型
3、粒子物理标准模型
标准模型和大量实验吻合得很好，取得了很大的成功。在标准模型中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子。
二、粒子的分类
华人科学家在粒子物理学领域的杰出贡献
赵忠尧(1902-1998)
第一个发现正电子的人，比安德逊早两年。
王淦昌(1907-1998)
探测中微子的理论，发现超子的反粒子，研究宇宙线中介子衰变
李政道（1926-）
主要从事粒子物理和场论领域的研究，宇称不守恒理论，1955年获诺贝尔奖
吴健雄(1912-1997）
实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒
杨振宁（1922-）
提出基本粒子第一个复合模型，宇称不守恒理论，1955年获诺贝尔奖
丁肇中(1936-)
发现J粒子，领导阿尔法磁谱仪项目，1976年获诺贝尔奖
二、粒子的分类
1．为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪（AMS）在太空中寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是（　　）
A．由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成
B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成
C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成
B
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2．以下说法正确的是（　　）
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
B
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3．下列说法正确的是（　　）
A．原子是组成物质的最小微粒
B．质子是比原子更小的微粒
C．目前我们可以断定夸克已不能再分
D．粒子的带电荷量不可能比元电荷再小
B
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4．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是（ ）
A．夸克、轻子、胶子等粒子
B．质子和中子等强子
C．光子、中微子和电子等轻子
D．氢核、氘核、氦核等轻核
A
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5．关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（　 　）
A．许多粒子都有自己的反粒子
B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系
C．质子属于强子
D．光子属于轻子
ABC
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