网站开发 方案,美工需要会哪些软件,松原权威发布,网页设计代码大全html核物理 凝聚态物理天体物理核技术应用 粒子物理学导言
粒子物理学导言
正电子的发现
C.D.Anderson1932年8月2日#xff0c;美国加州理工学院C.D.Anderson在云室照片中发现一条与电子径迹相似#xff0c;方向相反的径迹相对论电子波动方程---狄拉克方程 中微子的发现
1914…
核物理 凝聚态物理天体物理核技术应用 粒子物理学导言
粒子物理学导言
正电子的发现
C.D.Anderson1932年8月2日美国加州理工学院C.D.Anderson在云室照片中发现一条与电子径迹相似方向相反的径迹相对论电子波动方程---狄拉克方程 中微子的发现
1914年查德威克发现α射线和γ射线的能谱是分立的然而β射线的能谱是连续的1930年泡利假定在β衰变过程中伴随每一个电子有一个轻的中性粒子中微子一起被发射出来使中微子和电子的能量之和为常数1934年费米提出弱相互作用的β衰变理论 费米认为正像光子是在原子或原子核从一个激发态跃迁到另一个激发态时产生的那样电子和中微子是在β衰变中产生的。 β-衰变的本质是核内一个中子变为一个质子β衰变的本质是核内一个质子变为一个中子质子和中子之间的转变就相当于一个量子态跃迁到另一个量子态在跃迁过程中同时放出电子和中微子导致产生电子和中微子的是弱相互作用G.C.Wick 预言了轨道电子的俘获1938年 L.W.Alvarez观察到轨道电子的俘获1941年 王淦昌首先提出了一个间接探测中微子的方法 当一个β放射性原子俘获一个层电子时反应后的原子的反冲能量和动量仅仅取决于所放出的中微子。因此只要测量反应后原子的反冲能量和动量就很容易求得放射出的中微子的质量和能量。而且由于没有连续的β射线被放射出来这种反冲效应对所有的原子都是相同的1952年 J.S.Allen 测出了原子的反冲能1956年 洛斯·阿拉莫斯实验室 C.Cowan 和 F.Reines 在核反应堆中检测到中微子1962年 M.Schwartz 证实了两种不同的中微子的存在中微子的质量 目前只能减小中微子质量的上限 介子理论的建立
1935年 日本物理学家 汤川秀树 提出介子理论 核子之间是通过交换 介子(meson) 发生相互作用估算出介子的静止质量约为电子的二百多倍1937年 S.H.Neddemeyer 在宇宙射线的研究中发现了质量约为电子的207倍的新粒子μ介子1947年 C.F.Powell 发现了 质量为电子的273倍的新粒子π介子汤川预言的介子 奇异粒子
1947年 G.D.Roechester 和 C.C.Butler 在曼彻斯特大学用云室观察到了奇异的“V”型事件 1954年 美国布鲁克海汶实验室 比核子重的奇异粒子称为超子 奇异粒子的特性
协同产生、非协同衰变快产生慢衰变强产生弱衰变 奇异粒子的产生过程是强相互作用过程截面很大碰撞的时间量级为10-24S奇异粒子的衰变过程是弱相互作用过程或电磁相互作用过程所以奇异粒子的平均寿命都较长是稳定粒子1953年 M.Gell-Mann 和 NiShijima 奇异数假定在强相互作用中奇异数守恒在弱相互作用中奇异数可以不守恒解释了奇异粒子的协同产生非协同衰变的实验事实θ-τ疑难 质量、寿命、电荷都相同的两种粒子--θ介子和τ介子 衰变时θ衰变为两个π介子它们的宇称为正衰变时τ衰变为3个π介子它们的宇称则为负也就是说θ粒子与τ粒子衰变时表现出具有完全相反的宇称1956年 杨振宁 李政道 “宇称守恒”在弱相互作用中并不成立1956年 吴健雄 钴60的衰变实验 科学分类方法
按粒子参与相互作用的类型来分轻子 主要参与弱作用带电的轻子也参与电磁作用自旋都是1/2费米子轻子必定以粒子与反粒子对的形式生成湮灭强子 直接参与强相互作用的粒子统称为强子强子也参与弱作用带电强子也参与电磁相互作用强子又分为介子和重子两类 自旋为整数或零的称为介子自旋为半整数的称为重子规范玻色子 传递各种相互作用的中介 传递电磁作用 光子传递弱作用 W±、Z0传递强作用 胶子 强子结构和夸克理论 坂田模型 1955年 坂田昌一 夸克理论
夸克性质 夸克必须是费米子夸克具有分数电荷夸克带有色荷标准模型 中子由2个下夸克和1个上夸克构成质子则由2上夸克和1下夸克构成强子内部夸克通过胶子传递强相互作用胶子带有色荷彼此有相互作用量子色动力学(QCD) 量子力学的局限性
量子力学在低速、微观的物理现象范围内起着普遍作用只能处理粒子数不变的微观体系相对论性经典物理则在高速、宏观物理现象范围内起普遍作用两个理论都不能在高速、微观的物理现象中起普遍作用特别是不能描述粒子的产生与湮灭
量子场论
每一种基本粒子用一个场来描写在保持洛仑兹协变性条件下经过量子化后成为能描写粒子产生湮灭的算符利用微扰论在计算最低近似下的电磁相互作用和弱相互作用问题中取得了相当符合的结果但在作高级近似时却遇到发散困难。 R.P.Feynmann、J.Wchwinger 意识到电子的质量和电荷会因电磁场的作用而发生改变 重整化处理规范场论 量子电动力学QED
经典的电磁场理论狭义相对论量子力学 量子规范场理论
扬振宁和R.Mills提出了“规范场”的概念 传递相互作用的粒子场规范变换 局域规范变换整体规范变换 量子味动力学QFD
一种研究引起微观粒子自发衰变的内在弱相互作用的量子理论 量子色动力学(QCD)
mm 粒子和粒子的分类
粒子 规范粒子 引力子 传递引力作用光子 传递电磁作用中间玻色子 传递弱相互作用胶子 传递强相互作用轻子 不参与强相互作用强子 参与强相互作用 重子 自旋为半整数介子 自旋为零或者整数按自旋分类 费米子 (电子 质子 中子 各种重子) 服从 泡利不相容原理 费米—狄拉克统计分布玻色子 ( 光子 \pi介子 K介子 ) 不服从 泡利不相容原理 服从 玻色— 爱因斯坦统计分布共振态粒子— 寿命极短约10-23s正粒子、反粒子 守恒定律
能量动量角动量电荷u轻子数e轻子数重子数同位旋同位旋分量奇异数宇称强相互作用弱相互作用----电磁相互作用- 八重法
将具有相同自旋 s 、相同宇称 P 的强子结成一“族”每族按电荷、奇异数或超荷排列成八重态图、十重态图 粒子物理实验方法
没有任何实验结果显示轻子有内部结构 介子夸克和反夸克组成 重子三个夸克组成高能粒子碰撞
