资源简介

(共30张PPT)
5.5 “基本”粒子
高中物理选择性必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第三册
发现新粒子
粒子的分类
拓展学习
总结提升
学习目标
00.
高中物理选择性必修第三册
1.知道电子、中子、质子并不是组成物质的最基本的粒子。
2.知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型。
问题？
00.
高中物理选择性必修第三册
图中显示的是质子对质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？彼此间有什么关系？
发现新粒子
第一部分
“基本”粒子不基本
01.
高中物理选择性必修第三册
道尔顿（原子）
汤姆逊（电子）
卢瑟福（质子）
查德威克（中子）
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”。
不“基本”的解读
01.
高中物理选择性必修第三册
一方面，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们并不能看作由质子、中子、电子组成的；
另一方面，科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。
所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
粒子的分类
第二部分
发现新粒子
01.
高中物理选择性必修第三册
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。1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子。后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大很多，叫作超子。
粒子加速器
02.
高中物理选择性必修第三册
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，粒子物理的研究不再单纯依赖宇宙线。
欧洲大型强子对撞机
03.
高中物理选择性必修第三册
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机是世界上最庞大的科学装置之一，放置在一个周长27 km的圆形地下隧道内。它由全球85个国家的大学与研究机构，逾8 000位物理学家合作兴建，建造过程历时十余年。
新粒子的发现历程
04.
高中物理选择性必修第三册
反粒子
05.
高中物理选择性必修第三册
实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫作反粒子。
例如，电子的反粒子是正电子，它的电荷量与电子相同，但带的是正电荷。质子的反粒子是反质子，它的电荷量与质子相同，但带的是负电荷。
拓展学习
第三部分
夸克
01.
高中物理选择性必修第三册
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。
原子核结构
发现新粒子
02.
高中物理选择性必修第三册
下夸克d 上夸克u 奇夸克s
粲夸克c 底夸克b 顶夸克t
每种夸克都有对应的反夸克
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。科学家们直到今天还从未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”。
基本粒子的分类
03.
高中物理选择性必修第三册
夸克
规范玻色子
轻子
希格斯玻色子
标准模型中最基本的粒子类型
基本粒子分类
费米子是构成物质的基本粒子，遵循泡利不相容原理；玻色子负责传递力，如光子。
费米子与玻色子
规范玻色子是传递基本力的粒子，例如光子传递电磁力，W和Z玻色子传递弱相互作用。
规范玻色子
夸克是构成质子和中子的粒子，轻子如电子和中微子不参与强相互作用。
夸克与轻子
01
02
03
华人科学家在粒子领域的杰出贡献
05.
高中物理选择性必修第三册
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
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
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
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
宇宙起源于约138亿年前的大爆炸，这一理论解释了宇宙的快速膨胀和背景辐射的发现。
宇宙微波背景辐射是大爆炸留下的余辉，科学家通过探测这一辐射来研究宇宙早期状态。
暗物质和暗能量占宇宙总质量能量的95%，它们对宇宙的结构形成和加速膨胀起着关键作用。
在宇宙演化过程中，气体云在引力作用下塌缩形成恒星和星系，是宇宙结构复杂化的重要阶段。
大爆炸理论
宇宙微波背景辐射
暗物质与暗能量
恒星与星系的形成
宇宙起源与演化
06.
构成物质的基础
01
基本粒子如夸克和电子是构成原子的基石，进而形成宇宙中所有的物质结构。
宇宙射线的组成
02
宇宙射线中包含各种高能基本粒子，它们在穿越宇宙空间时与物质相互作用，影响宇宙环境。
暗物质的候选者
03
部分基本粒子，如中微子，被认为是构成宇宙中暗物质的主要成分，对宇宙的引力结构有重要影响。
基本粒子在宇宙中的角色
07.
宇宙射线主要由高能质子和重离子组成，源自遥远星系的超新星爆发等宇宙事件。
宇宙射线的来源
粒子探测器通过记录基本粒子与物质相互作用产生的信号来探测宇宙射线，如气泡室和切连科夫探测器。
粒子探测器的原理
大型强子对撞机(LHC)等实验设施模拟宇宙射线条件，研究基本粒子的性质和宇宙的起源。
高能物理实验
宇宙射线与粒子探测
08.
发现新粒子
09.
高中物理选择性必修第三册
总结提升
第四部分
高中物理选择性必修第三册
课堂小结
粒子的分类
发现新粒子
01
02
例题1
例题精选
01.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】ABD
（多选）下列叙述正确的是（　　）
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．目前发现的轻子只有4种
D．许多粒子都有自己的反粒子
例题2
例题精选
02.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】B
“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”获得2023年诺贝尔物理学奖。已知1阿秒等于10-18s，则光在真空中1阿秒时间内运动的距离与下列微粒尺度最接近的是（ ）
A．夸克 B．氢原子 C．尘埃 D．乒乓球
例题3
例题精选
03.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】BCD
（多选）下列说法正确的是（　　）
A．强子、轻子和媒介子是不可再分的最小粒子
B．强子内部也有结构，由更基本的夸克组成
C．夸克所带的电荷量为元电荷的或
D．每种夸克都存在相对应的反夸克
例题4
例题精选
04.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】AD
（多选）已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷.
下列说法正确的是（　　）
A．π＋由u和组成
B．π＋由d和组成
C．π－由u和组成
D．π－由d和组成
粒子 π＋ π－ u d
带电荷量 ＋e －e
THANKS
谢谢观看

展开更多......

收起↑