粒子物理简介
粒子物理，又称高能物理，是一门研究物质的基本构成和相互作用的科学领域。它涉及到极小的微观世界，探索物质的最基本成分和它们之间的相互关系。下面是对粒子物理的详细介绍：
粒子物理的背景
粒子物理的历史可以追溯到古希腊时代，但它在20世纪取得了巨大的发展。20世纪初，物理学家提出了原子模型，认为原子是物质的基本构成单位。然而，随着科学技术的进步，人们逐渐发现原子
内部还包含了更小的粒子，如电子、质子和中子。这些粒子被认为是物质的基本组成部分。
粒子物理的基本概念
基本粒子：粒子物理的核心概念之一是基本粒子，也称为基本粒子或亚原子粒子。这些粒子被认为是不可再分的，是构成物质的最小单位。目前已知的基本粒子包括夸克、轻子（如电子和中微子）以及玻色子（如光子和希格斯玻色子）等。
相互作用：粒子之间存在各种相互作用力，例如电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。这些相互作用力决定了粒子如何相互影响和组合在一起形成物质。
能量和质量：粒子物理研究中经常涉及到能量和质量的转化。爱因斯坦的质能方程（E=mc^2）表明，质量和能量之间存在着等价关系，粒子可以通过相互作用转化成不同的粒子或能量形式。
粒子物理的实验方法
粒子物理研究通常需要高能实验和粒子加速器来进行。粒子加速器可以将粒子加速到极高的能量，然后通过粒子碰撞实验来研究粒子的性质和相互作用。这些实验通常需要庞大的设备和国际合作。
粒子物理的重要发现
粒子物理的研究取得了许多重要的发现，其中一些包括：
夸克模型：夸克是构成质子和中子等带电子的基本粒子。夸克模型解释了这些复杂粒子的内部结构。
电弱统一理论：电磁力和弱相互作用力最初被认为是不同的力，但电弱统一理论表明它们在高能条件下是统一的。
希格斯玻色子的发现：希格斯玻色子是负责赋予粒子质量的粒子，其发现在2012年由欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验中获得了确认。
粒子物理的应用
尽管粒子物理研究的对象非常微小，但它的应用却涵盖了广泛的领域。粒子物理的应用包括：
核能和核技术：粒子物理的研究成果在核能发电、医学放射治疗和核武器控制等方面有着重要应用。
医学：粒子物理的技术被用于放射治疗癌症患者，以及医学成像技术如正电子断层扫描（PET）。
材料科学：粒子物理的研究有助于开发新型材料，如半导体和超导体，以及改善材料的性能。
总之，粒子物理是一门深入探索物质基本结构和相互作用的科学，它的研究成果不仅推动了科学的发展，还在许多实际应用中发挥着重要作用。
粒子物理学简介 粒子物理学是研究物质构成与性质的学科，其目的是了解宇宙中各种基本粒子之间的相互作用及其运动规律。本文将对粒子物理学进行简要概述。 一、粒子物理学的背景 粒子物理学是现代物理学的一个重要分支，它源于20世纪初对原子结构和射线的研究。首先，根据对射线散射现象的研究，科学家发现原子具有核心和电子的结构。在此基础上，赤道玛丽和皮埃尔居里发明了曲线示踪仪，使得科学家们能够直接研究原子核结构。通过这些研究，人们首次了解到存在着具有质量和电荷的基本粒子，如质子和中子。 二、粒子物理学的发展历程 20世纪中叶以来，粒子物理学取得了巨大的发展。1950年代，人们发现了数个新粒子，这些新粒子的存在和性质的研究成果推动了夸克模型的发展，该模型描述了质子、中子等粒子的性质。1960年代至1970年代，粒子物理学进一步研究了强相互作用、电弱相互作用等基本力，并提出了电弱统一理论。20世纪末至21世纪初，欧洲核子研究中心建立了大型强子对撞机（LHC），利用强子对撞机可以更深入地研究粒子的性质和相互关系。 三、粒子物理学的基本粒子
粒子物理学对宇宙中的基本粒子进行了系统的分类。根据夸克模型，质子和中子等核子是由夸克组成的。夸克是最基本的物质构成单位， 目前已知有六种夸克，分别是上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、粲 夸克和奇夸克。此外，粒子物理学还研究了电子、中微子、玻色子等 基本粒子。其中，电子、中微子是物质的基本构成单位，玻色子是一 种介导基本粒子相互作用的粒子。 四、粒子物理学的重要实验装置 粒子物理学依靠大型实验装置来研究基本粒子。目前，世界各国的 核子研究中心都建有大型加速器，如欧洲核子研究中心的LHC和美国 费米国立加速器实验室的Tevatron。这些大型加速器能够将粒子加速 到极高的能量，然后让粒子相互碰撞，从而产生更多基本粒子。科学 家通过测量产生的粒子的属性，进一步研究粒子的性质和相互作用。 五、粒子物理学的应用前景 粒子物理学的研究不仅可以推动基础物理学的发展，还在许多实际 应用中发挥重要作用。例如，在医学领域，放射性同位素可以用于治 疗癌症，核医学成像可以用于检查人体器官的功能和结构。另外，粒 子物理学的研究成果还可以推动新型能源技术的发展，如核聚变技术 和等离子体技术。 六、结语 粒子物理学是一门重要而复杂的学科，它通过对宇宙中基本粒子的 研究，推动了人类对物质和宇宙本质的认识。粒子物理学的发展不仅
学业分层测评(十三) (建议用时：45分钟) 1．(多选)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 【解析】根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属媒介子，D 错误． 【答案】ABC 2．(多选)下列说法正确的是( ) A．聚变是裂变的逆反应 B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量 C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁 D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子 【解析】聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错；实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B 正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；质子是最早发现的强子，故D 错． 【答案】BC 3．(多选)重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( ) A．裂变过程质量增加 B．裂变过程质量亏损
C．裂变过程和聚变过程都有质量增加 D．聚变过程有质量亏损 【解析】重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损． 【答案】BD 4．下列所述正确的是( ) 【导学号：22482054】 A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有8种 D．光子是传递弱相互作用的粒子 【解析】由三类粒子的特性可知A正确，B、D错误；而目前发现的轻子只有6种，C错误． 【答案】 A 5．关于核聚变，以下说法正确的是( ) A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁 B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10 m以内，核力才能起作用 D．核聚变比核裂变更易控制 【解析】与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，B、C、D 错误，A正确． 【答案】 A 6．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )
粒子物理简介 粒子物理，又称高能物理，是一门研究物质的基本构成和相互作用的科学领域。它涉及到极小的微观世界，探索物质的最基本成分和它们之间的相互关系。下面是对粒子物理的详细介绍： 粒子物理的背景 粒子物理的历史可以追溯到古希腊时代，但它在20世纪取得了巨大的发展。20世纪初，物理学家提出了原子模型，认为原子是物质的基本构成单位。然而，随着科学技术的进步，人们逐渐发现原子
内部还包含了更小的粒子，如电子、质子和中子。这些粒子被认为是物质的基本组成部分。 粒子物理的基本概念 基本粒子：粒子物理的核心概念之一是基本粒子，也称为基本粒子或亚原子粒子。这些粒子被认为是不可再分的，是构成物质的最小单位。目前已知的基本粒子包括夸克、轻子（如电子和中微子）以及玻色子（如光子和希格斯玻色子）等。 相互作用：粒子之间存在各种相互作用力，例如电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。这些相互作用力决定了粒子如何相互影响和组合在一起形成物质。 能量和质量：粒子物理研究中经常涉及到能量和质量的转化。爱因斯坦的质能方程（E=mc^2）表明，质量和能量之间存在着等价关系，粒子可以通过相互作用转化成不同的粒子或能量形式。 粒子物理的实验方法 粒子物理研究通常需要高能实验和粒子加速器来进行。粒子加速器可以将粒子加速到极高的能量，然后通过粒子碰撞实验来研究粒子的性质和相互作用。这些实验通常需要庞大的设备和国际合作。 粒子物理的重要发现 粒子物理的研究取得了许多重要的发现，其中一些包括：
夸克模型：夸克是构成质子和中子等带电子的基本粒子。夸克模型解释了这些复杂粒子的内部结构。 电弱统一理论：电磁力和弱相互作用力最初被认为是不同的力，但电弱统一理论表明它们在高能条件下是统一的。 希格斯玻色子的发现：希格斯玻色子是负责赋予粒子质量的粒子，其发现在2012年由欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验中获得了确认。 粒子物理的应用 尽管粒子物理研究的对象非常微小，但它的应用却涵盖了广泛的领域。粒子物理的应用包括： 核能和核技术：粒子物理的研究成果在核能发电、医学放射治疗和核武器控制等方面有着重要应用。 医学：粒子物理的技术被用于放射治疗癌症患者，以及医学成像技术如正电子断层扫描（PET）。 材料科学：粒子物理的研究有助于开发新型材料，如半导体和超导体，以及改善材料的性能。 总之，粒子物理是一门深入探索物质基本结构和相互作用的科学，它的研究成果不仅推动了科学的发展，还在许多实际应用中发挥着重要作用。
学科简介 (1) 学科分类 (2) 理论分析 (2) 发展阶段 (4) 第一阶段（1897～1937） (4) 第二阶段（1937～1964） (5) 第三阶段（1964～） (13) 强子内部结构的实验证据 (16) 第四种和第五种夸克 (17) 轻子的新发现 (18) 电弱统一理论的建立 (20) 粒子物理的前景 (23) 学科简介 粒子物理学 particle physics 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。又称高能物理学。
学科分类 在实验上把已经发现的粒子分为两大类。一类是不参与强相互作用的粒子，统称为轻子。另一类是参与强相互作用的粒子统称为强子。已经发现的数百种粒子中绝大部分是强子。 理论分析 实验发现，强子也具有内部结构。强子内部带点电荷的东西在外国称为夸克，中国的部分物理学家称之为层子。因为他们认为：即使层子也不是物质的始元，也只不过是物质结构无穷层次中的 粒子物理学 一个层次而已。
虽然层子在强子内部可以相当自由地运动，但即使用目前加速器所能产生的能量最高的粒子束轰击强子，也没有能将层子打出来，使它们成为处于自由状态的层子。将层子囚禁在强子内部是强相互作用所独有的性质，这种性质称为“囚禁”。 弱相互作用也有其独特的性质。它的基本规律对于左和右，正、反粒子，过去和未来都是不对称的。弱相互作用的不对称就是李政道和杨振宁在1956年所预言，不久在实验上为吴健雄所证实的宇称在弱相互作用中的不守恒。 在量子场论中，各种粒子均用相应的量子场来反映。空间、时间中每一点的量子场均以算符来表示，称为场算符。这些场算符满足一定的微分方程和对应关系或反对应关系。量子场的确既能反映披粒二象性，又能反映粒子的产生和消灭，还能自然地反映正、反粒子配成对的现象。 对称性在物理学中占有很重要的地位。可以证明，假使物理基本规律具有某种对称性，与之相应就有某种守恒定律。例如：假使物理基本规律在任何时间都一样，与之相应就有能量守恒定律：假使物理基本规律对于相变换具有不变性，与之相应就有电荷守恒定律。
习题十六 16-1 按照原子核的质子一中子模型，组成原子核X A Z 的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？ 答：组成原子核X A Z 的质子数是Z ，中子数是Z A -．核内共有A 个核子．原子核的质量数是A ，核电荷数是Z ． 16-2 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？ 答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R 与质量数A 的关系为3 10A R R =，说明原子核的体积与质量数A 成正比关系．这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数．即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A 的平方成正比，而不是与A 成正比． 16-3 什么叫原子核的质量亏损？如果原子核X A Z 的质量亏损是m ∆，其平均结合能是多少？ 解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损．设 原子核的质量为x M ，原子核X A Z 的质量亏损为:x n p M m Z A Zm m --+=∆])([ 平均结合能为 A mc A E E 2 0ΔΔ== 16-4 已知 Th 232 90 的原子质量为u 232.03821，计算其原子核的平均结合能. 解：结合能为MeV 5.931])([ΔH ⨯--+=M m Z A Zm E n Th 23290 原子u M 03821.232=,90=Z ,232=A ,氢原子质量u m 007825.1H =， u m n 008665.1= MeV 1.766.56MeV 5.931]03821.232008665.1)90232(007825.190[Δ=⨯-⨯-+⨯=∴E ∴平均结合能为 MeV 614.7232 56 .1766Δ0=== A E E 16-5什么叫核磁矩？什么叫核磁子（N μ）？核磁子N μ和玻尔磁子 B μ有何相似之处？有何区别？质子的磁矩等于多少核磁子？平常用来衡量核磁矩大小的核磁矩I μ'的物理意义是什么？它和核的g 因子、核自旋量子数的关系是什么？ 解：原子核自旋运动的磁矩叫核磁矩，核磁子是原子核磁矩的单位，定义为：
7 粒子物理学简介(选学) 1.(多选)关于人们发现的新粒子,下列说法正确的是 () A.每个粒子都有自己的反粒子 B.把粒子分为强子、轻子、媒介子,根据的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 解析:光子是传递电磁相互作用的媒介子,而不是轻子,电子、中微子属于轻子.轻子都不参与强相互作用,都有自己的反粒子,但并不是所有粒子都有自己的反粒子.质子和中子是最早发现的强子. 答案:BC 2.(多选)下列所述正确的是() A.原子是组成物质的不可再分的最小微粒 B.原子是最大的微粒 C.原子由原子核和核外电子构成,质子和中子组成了原子核 D.质子、中子本身也是复合粒子,它们也有着自己复杂的结构 解析:质子、中子本身也是复合粒子.由此可知,质子、中子不是构成物质的最小微粒.故只有C、D 选项正确. 答案:CD 3.(多选)下列关于夸克的说法正确的是() A.实验已经证实了夸克的存在 B.夸克所带的电荷是分数电荷 C.实验中人们已经将夸克从强子中打出来了
D.夸克所带电荷量是元电荷的整数倍 答案:AB 4.在正负电子对撞机中,一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正负电子的质量在对撞前均为m ,对撞前的动能均为E ,光在真空中的传播速度为c ,普朗克常量为h ,则对撞后转化成的光子的波长等于( ) A.?? ? B.? ?? C. ?? ??2+? D. ?? 2(??2+?) 解析:由爱因斯坦质能方程和能量守恒定律可得:2mc 2 +2E=2h ??,所以λ=?? ??2+? . 答案:C 5.在一定条件下,让质子获得足够大的速度,当两个质子p 以相等的速率对心正碰,将发生下列反应:p+p →p+p+p+p .其中p是p 的反质子(反质子与质子质量相等,均为m p ,且带一个单位负电荷),则以下关于该反应的说法正确的是( ) A.反应前后系统总动量皆为0 B.反应过程系统能量守恒 C.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为2m p c 2 D.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前单个质子的能量可能小于m p c 2 解析:核反应过程中动量守恒,因此反应前后总动量皆为0;反应过程中系统的能量减少,转化为p 和p ;由爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为m p c 2 . 答案:A 6.(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u或反夸克d )组成的,它们所带电荷量如下表所示,e 为元电荷. 下列说法正确的是( ) A .π+ 由u 和d组成 B .π+ 由d 和u组成
粒子物理简介 1 粒子物理的基本粒子简介 你知道原子中的正电荷与电子是如何分布的吗？最早，汤姆逊提出了枣糕模型，即原子质量与正电荷如同糕点均匀分布，电子则如同枣一样嵌入在糕点之中。后经a粒子散射实验发现，放射性元素发出的a粒子穿过金箔后射到荧光屏上产生闪光点可用显微镜观察到，绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数a粒子发生较大偏转，极少数a粒子甚至被反弹回来。这些证实了汤姆逊枣糕模型是不正确的，因为电荷并不是均匀分布的。之后，卢瑟福提出了核式结构模型，即在原子中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，而电子则在核外空间里绕着核旋转。这是人们所认可的模型，经过多年的实验检测，也是正确的核子模型。 质子和中子被统称为核子。1930年，博特和贝克尔发现金属铍在a粒子轰击下产生一种贯穿性很强的辐射。1932年，居里夫妇用其轰击石蜡打出质子，他们都认为这是一种高能量的γ射线，但是查德威克断定这种射线不可能是γ射线，因为γ射线不具备从原子中打出质子所需要的动量，并且他认为只有假定这是一种质量跟质子差不多的中性粒子才能解释这一现象。经过不断检验，他的这一假设被证实是完全正确的。那么他们为什么会聚集在原子核内部，而不跑出来呢？核力是能够克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成原子核的力，它只在原子核的限度内存在并且对质子与中子”一视同仁”，对它们都有极强的束缚作用，使它们无法逃出原子核。由于核力只存在于相邻核子间，所以增加核子数并不能显著增大核子间的束缚能力。原子核的稳定性取决于核力与库仑力的较量。轻核束缚能小是因为没有足够的核子来提供核力，而重核束缚能小是因为库仑斥力随着质子数增加而变大，这也是核反应堆中的链式反应的原理。如果单纯增加中子也会遭受泡利不相容原理引起的斥力，那么什么又是泡利不相容原理呢？
粒子物理学中的素粒子和相互作用简介 粒子物理学是研究微观世界的学科，它主要关注的是微观粒子的本质和相互作用。素粒子在粒子物理学中是非常重要的概念，因为它们是构成宇宙的基本粒子，了解它们能够帮助我们更好地理解宇宙的本质。 一、素粒子的分类 素粒子可以分为两类：费米子和玻色子。费米子是半整数自旋的粒子，包括电子、质子、中子等。玻色子是整数自旋的粒子，包括光子、重子、介子等。 二、相互作用 素粒子之间的相互作用是粒子物理学的核心问题。相互作用可以分为四种基本力：强力、弱力、电磁力和引力。
强力是指质子和中子之间的相互作用力，它是最强的一种相互 作用力，强力的范围非常短，只有原子核的大小。 弱力是一种极度短程的相互作用力，它主要作用于中子和质子 之间的转化，比如放射性衰变。 电磁力是指粒子间的静电相互作用，它是除引力外唯一不随距 离而衰减的力，因此其作用范围较广。 引力是最为熟知的一种相互作用力，作用于物体之间，它的作 用范围非常大，是宇宙中最长程的相互作用力。 三、标准模型 标准模型是粒子物理学中最为基本的理论模型，它描述了素粒 子之间的相互作用和粒子之间的转化问题，也是解释宇宙的基石。标准模型建立了在所有已知粒子和相互作用的情况下最简单的理 论框架，在高能物理实验中被广泛使用。但是，标准模型并不完全，仍有问题需要进一步研究。
四、未来展望 随着科技的进步，人们对宇宙的认识也越来越深刻，但是仍有许多未知的地方需要探索。粒子物理学的研究正处于快速发展的阶段，未来还将涌现出更多重要的发现和成果。 结论 素粒子和相互作用是粒子物理学中非常重要的概念，掌握了它们的本质和规律，可以帮助我们更好地理解宇宙的本质，推动科学技术的发展。
6 核聚变 7粒子物理学简介 [目标定位] 1.知道什么是聚变反应，会计算核聚变中释放的核能。2。知道热核反应，了解可控热核反应及其研究和发展。3。了解构成物质的“基本粒子"及粒子物理的发展史. 一、核聚变 1．定义：两个轻核结合成较重原子核的反应，轻核聚变必须在高温下进行，因此又叫热核反应． 2．能量变化:轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量． 3．核反应举例：2，1H＋31H→42He＋错误!n＋17。6 MeV。4．核反应条件：必须使它们的距离达到10－15 m以内,使核具有足够的动能,轻核才能够发生聚变． 5．特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去． 6．氢弹原理:首先由普通炸药引爆原子弹．再由原子
弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸． 二、可控热核反应与恒星演化中的核反应 1．聚变与裂变相比有很多优点：（1)轻核聚变产能效率高．(2)地球上聚变燃料的储量丰富．（3）轻核聚变更为安全、清洁． 2．太阳等恒星内部进行的核反应是轻核聚变反应．三、粒子 1．“基本粒子”不基本 “基本粒子”：直到19世纪末，人们认为光子、电子、质子、中子是“基本粒子”,随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的新粒子，它们都不是由中子、质子、电子组成的；另一方面科学家又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．因此，20世纪后半期，就将“基本"去掉，统称粒子． 2．粒子的分类:按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类:强子、轻子和媒介子． 3．夸克模型 (1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．
（25）Higgs粒子简介 Higgs粒子终于接近将被发现了。这条新闻居然暂时成了新浪微博搜索最多的，看来大众还是挺感兴趣的。浏览后发现，有一些好的科普知识，但也有一些误区需要澄清。 首先，Higgs粒子不是通常的点状粒子，不是像沙子一样的稳定存在，它在对撞机上产生出来后大概在10^(-22)秒（1百万亿亿分之一秒）就会衰变成其他粒子，比如说会变成两个光子（光线的很小很小微粒）。通过测量其衰变产物的动量，来得知它的存在以及相关性质，如质量大概在125个质子质量附近。对于这种粒子，无法说它体积大概是多大，因为无法测量其体积，并且其质量分布也是不确定的，说它约有125个质子重，这种重量不是放在天枰上称出来的，而是它的一种内禀属性（即不随时间空间变化的性质）。 其次，这次新闻给出来的信号的可行度是5（ATLAS实验组）和4.9（CMS实验组）个（希腊字母）sigma。意思是说：如果说观测到的东西是已知背景的统计涨落的话，其概率应该是一百万分之一左右。反过来，就是很有可能是新鲜的现象。俗话说“以防万一”，物理学家给发现一个新东西定下的标准是“以防百万一”。并且，要有不同的实验组独立发现，互相验证之后才能确定是一个发现。因此，由于4.9还是比5小，现在的结果还不能当做一个发现。当然，将4.9升到5，只是时间上的问题了（分析更多事例之后就可实现）。 然后，这个新发现的粒子是不是粒子物理学家期待已久的Higgs 粒子呢？尽管现在的分析表明，用粒子物理标准模型中的Higgs粒子来解释现在实验观测到的现象，其吻合程度差不多是最高的，但是仍然不能排除其他解释，比如引力微粒。为了回答这个问题，实验学家还要继续分析不同过程的事例，从方方面面来研究它和其他粒子相互作用的性质，看是否和预期的相符。 最后，所谓的Higgs粒子为什么重要？理解客观世界的组成和相互作用的规律一直是物理学发展的目标之一，至上世纪60年代，人们已经发现了和电灯电脑等相关的电磁相互作用以及和原子弹相关的弱
粒子物理 root 数据结构 （实用版） 目录 1.粒子物理简介 2.ROOT 数据结构的概念 3.ROOT 数据结构的特点 4.ROOT 数据结构在粒子物理学中的应用 5.总结 正文 1.粒子物理简介 粒子物理学是研究构成宇宙的基本粒子的学科，这些基本粒子包括夸克、电子、中微子等。粒子物理学家通过实验研究这些粒子的性质，以揭示自然界的基本规律。在粒子物理实验中，科学家们需要处理大量的数据，这就需要用到高效的数据结构。 2.ROOT 数据结构的概念 ROOT 是一种用于数据分析的软件库，其数据结构主要用于存储和处理实验数据。ROOT 数据结构可以看作是一个树形结构，其中包含了多个节点。每个节点表示一个数据项，节点之间通过父子关系相互连接。 3.ROOT 数据结构的特点 ROOT 数据结构具有以下特点： （1）层次结构：ROOT 数据结构是一种树形结构，具有明确的层次关系，方便数据的组织和管理。 （2）灵活性：ROOT 数据结构允许用户自由地添加、删除或修改节点，以满足不同实验需求。
（3）高效性：ROOT 数据结构通过内存映射技术，实现了快速地数据读取和处理。 4.ROOT 数据结构在粒子物理学中的应用 在粒子物理实验中，科学家们通常使用 ROOT 数据结构来存储和处理大量的实验数据。通过 ROOT 数据结构，科学家们可以方便地对数据进行分析和绘图，进而揭示粒子物理学中的规律。例如，在 LHC（大型强子对撞机）实验中，科学家们使用 ROOT 数据结构对实验数据进行处理，发现了著名的希格斯粒子。 5.总结 总之，ROOT 数据结构在粒子物理学领域具有重要应用价值。通过使用 ROOT 数据结构，科学家们可以高效地处理实验数据，揭示自然界的基本规律。
物理中的原子物理学 物理学是自然科学一门重要的分支，用于研究物质的物理性质及其在空间和时间上的变化规律。原子物理学则是物理学中的一个重要分支，主要研究原子、分子、离子等微观领域内的物理现象。在本文中，我们将探讨物理中的原子物理学，并深入了解原子是如何被研究的。 一、简介 原子物理学是研究原子结构及其物理与化学性质的学科，它是物理学中粒子物理学和量子力学的基础。原子物理学与化学、生物学以及技术等学科密切相关，其研究成果为各个领域的发展提供了基础理论和实践指导。 二、原子结构 原子是最基本的化学单位，也是物质存在的基本单位，是由原子核和电子云组成的。原子核由质子和中子组成，电子云则由带负电子的电子组成。
当原子核和电子云的相互作用达到平衡时，原子就处于能量最低的状态，即基态。原子进行能态跃迁时，会吸收或放出电磁辐射，例如可见光、紫外线、X射线等。这种现象是原子物理学的重要研究对象之一。 三、粒子物理学和原子物理学 原子物理学和粒子物理学是物理学中两个重要的方向。粒子物理学主要研究基本粒子的互作用和结构，而原子物理学则更关注基于多粒子体系的互作用和结构。 原子物理学的研究对象是带有电荷或带有磁体性质的粒子，因此原子物理学研究的尺度通常比粒子物理学更大。原子物理学的研究不仅包括电子的自旋、原子核结构，还包括与原子有关的其他奇特现象，例如光谱学和原子束实验。 四、量子力学与原子物理学
量子力学是物理学中研究微观领域的一个分支，它主要研究微 观粒子的运动和相互作用。原子物理学与量子力学紧密相关，因 为原子结构和原子物理学的研究与量子力学的理论十分相似。 在原子物理学中，一个重要的概念是自旋。量子力学告诉我们，自旋是一个微观粒子的固有属性，它是与粒子自身无关的。自旋 的量子数可以是半整数（如1/2，3/2等）和整数（如0,1等），而在原子物理学中，自旋用于描述电子云的磁性质。 五、原子物理学的应用 许多现代技术都与原子物理学相关，例如核磁共振成像技术（MRI）、量子计算机、半导体器件等。可以说，原子物理学的 研究成果为许多现代工业和科技的发展提供了基础。 此外，原子物理学还在其他领域中发挥着重要作用，例如环境 科学、气象学、天文学等。在环境监测中，原子光谱学被用于检 测空气中的有害气体和金属污染物。在气象学中，原子物理学用 于理解大气中的联合分子和伞状分子的热量和湿度。在天文学中，原子物理学用于研究天体物理学中的铁、氦等元素的光谱。
四、基本粒子结构认识简介 费曼断言“没有人理解量子理论”。量子：泛指这样体系，这个体系在运动、变化和相互作用的过程中，保持其体系的整体结构、大小、和物理性质不变的整体总称为量子。笔者认为，对应原理是正确的，但是Bohr对于原子辐射现象的解释是错误的，本质在于电磁质量的数值在实数集上量子分布，electromagnetic field在发射与传播过程中以光子的形式。在薛定谔方程中，只有原子中电子具有某些离散的能量值时，方程的解才有意义。由薛定谔方程能得到Bohr氢原子理论。电子与质子的电磁质量相等，当亚核粒子带电时，它所带的electric charge总是正好等于一个电子或一个质子的electric charge。 科学界经过近百年研究实验，已经确认：所有重子衰变的最终产物除质子外是电子、中微子和光子；所有介子和轻子衰变最终产物也是电子、中微子和光子；中微子伴随着弱相互作用，电子和光子在一定条件下可以互相转化。在所有粒子衰变整个过程中，其能量、动量、角动量、电荷数、重子数均完全守恒，而且是朝着能量降低方向自发进行的。在人类科学实验目前所能达到的最高能量的粒子碰撞反应中，单位电荷始终是最基本的，能自由分离出来，稳定存在的带电单位。在高能粒子加速器中靠粒子碰撞反应寻找比子体能量还大得多，带分数电荷的“夸克”作为最基本粒子的想法是不明智的。经过几十年的努力，最终只找到一些少得可怜的间接证据，至今仍无法将其分离出来，并使之稳定存在。近20年来不少物理实验说明基本粒子有其
内在结构，基本粒子之间存在着某种内在联系。人们曾先后提出多种关于重子和介子内部结构的模型。最早提出强子结构模型的是1949年的费米-杨振宁模型，1956年日本的坂田模型。这些模型能够说明一些情况，但是在系统地解释重子的性质方面遇到了困难。到1964年盖尔曼等人分析了重子和介子的对称性质，在坂田模型的基础上进一步提出了“夸克模型”。按照夸克模型，强子是由夸克组成的，重子由3个夸克组成，介子由一个夸克和一个反夸克组成。夸克的重子数B、电荷Q和超荷Y都是分数。按照盖尔曼的想法，所有已知的强子都由三种更为基本的“积木块”堆积而成，即三种类型的夸克（u、d、s）和反夸克（ū、d、S ）。这一模型能很好地解释重子和介子的性质，预言Ω一超子的存在。1974年发现J／ψ粒子，需要引入第四种粲夸克c；1978年发现γ粒子，需要引入第五种底夸克b。盖尔曼认为：所有的强子都是由这三种具有一定对称性的夸克及它们的反粒子所组成。它们分别称为“上夸克(u)”、“下夸克(d)”和“奇异夸克(s)”。与坂田模型一致的是，新模型也使用三种“积木块”，但是这里的“积木块”是一种理论上的推测，属于更深一层次的基础粒子，而在坂田模型中，身为“积木块”的p、n、L却同时又是“复合粒子”，它们三个同时扮演着两种角色。但利用夸克模型，能够较好地说明许多现象，而且还预言了一些未知粒子，比如夸克模型预言存在着一个新的粒子W-，以后的实验果真找到了这个粒子。 早在1970年格拉肖等人就提出第4种夸克-粲夸克（c）。1974年，美籍华裔物理学家丁肇中领导的一个小组和斯坦福加速器中心的
6.核聚变 7．粒子物理学简介(选学) [学习目标] 1.知道聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展.2.通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系.3.初步了解粒子物理学的基础知识.4.了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神． 一、核聚变 1．定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变．2．热核反应 (1)举例：一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核的核反应方程：21H＋31H―→42He ＋10n＋17.60 MeV (2)反应条件 ①轻核的距离要达到10－15 m以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． (3)优点 ①轻核聚变产能效率高． ②地球上聚变燃料的储量丰富． ③轻核聚变更为安全、清洁． 3．可控核聚变反应研究的进展 (1)把受控聚变情况下释放能量的装置，称为聚变反应堆，20世纪下半叶，聚变能的研究取得重大进展． (2)核聚变的约束方法：磁约束和惯性约束，托卡马克采用的是磁约束方式． (3)核聚变是一种安全，不产生放射性物质、原料成本低的能源，是人类未来能源的希望． 4．恒星演化中的核反应
(1)现阶段，供太阳发生核聚变过程的燃料是氢． (2)大约50亿年后，太阳的核心的核聚变过程是： 4 He＋42He→84Be，42He＋84Be→126C. 2 二、粒子物理学简介 1．基本粒子 (1)1897年汤姆孙发现了电子后，人们又陆续发现了质子、中子，认为电子、中子、质子是组成物质的基本粒子． (2)1932年，安德森发现了正电子，它的质量、电荷量与电子相同，电荷符号与电子相反，它被称为电子的反粒子，正电子也成为了基本粒子．2．基本粒子的分类 按粒子参与相互作用的性质把粒子分为三类：它们分别是：媒介子、轻子、强子． 3．加速器 粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备，按加速粒子的路径大致分为两类：一类是直线加速器，带电粒子沿直线运动；一类是回旋加速器，带电粒子沿圆弧运动，并反复加速．能够实现两束相对运动的粒子对接的设备叫作对撞机． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．(×) (2)轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．(×) (3)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应．(√) (4)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×) (5)质子和反质子的电量相同，电性相反．(√) (6)按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元．(√) 2．(多选)下列关于聚变的说法中正确的是() A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功 B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫作热核反应 C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D．自然界中不存在天然的热核反应
第十八章 原子核和基本粒子简介 一、习题选解 18-1 如果核半径按公式3 1 15 10 2.1A R -⨯=确定（式中A 为质量数） ，试估计核物质密度以及在核物质的单位体积内的核子数。 解：核物质密度 3311527 3)102.1(14.33 4 1066.13 4A A R Au --⨯⨯⨯⨯⨯= = πρ 1731527 1030.2)102.1(14.33 4 1066.1⨯=⨯⨯⨯⨯= --kg ·m 3- 其中 u=1.66×10-27㎏ 为原子质量单位 单位体积内核子数 44 27 1701038.110 66.11030.2⨯=⨯⨯==-u N ρ 个/m 3 18-2 已知23290Th 的原子质量为232.03821u ，计算其原子核的平均结合能。 解：23290Th 由90 个质子和142个中子组成，平均结合能为 2221 (90142232.03821)232p n m c m c uc ε= +- 2)03821.23214290(232 1c u m m n p -+= =7.615MeV 18-3 6MeV 的γ射线使23592U 发生光致裂变，产生9636Kr ，142 56Ba 及三个中子， 求此反应总的最终动能。 其中U M =235.043915u, Kr M =89.91972u ，Ba M =141.91635u ，n M =1.008665u 解：由题意 γ+23592U=9036Kr+14256Ba+3n+k E k E =22223c m c M c M c M E n Ba Kr U ---+γ ()23c m M M M E n Ba Kr U ---+=γ =175.4MeV
中微子和光子 都属于基本粒子,但是中微子属于弱作用粒子,具有超强的穿透能力,可以轻松穿透星体而几乎不衰减,比如整个地球,光子当然没有这个能力了.这俩的速度都是光速.
.中微子简介
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示.中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻（小于电子的百万分之一）,以接近光速运动.
粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括6种夸克（上、下、奇异、粲、底、顶）,3种带电轻子（电子、缪子和陶子）和3种中微子（电子中微子,缪中微子和陶中微子）.中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的,五十年代才被实验观测到.
中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力.穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难.正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少.实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（贝塔衰变）、超新星爆发、宇宙射线等等.宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个.
1998年,日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子.这间接证明了中微子具有微小的质量.此后,这一结果得到了许多实验的证实.中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成.
亚原子粒子 求助编辑百科名片 亚原子粒子 亚原子粒子，即比原子还小的粒子。粒子物理学对科学哲学的冲击非常大，一些粒子物理学家依然坚持还原论，这个老的理论受到许多哲学家和科学家的批评。亚原子粒子是指比原子还小的粒子。例如：电子、中子、质子、介子、夸克、胶子、光子等等。现代粒子物理学的研究集中在亚原子粒子上。这些粒子的结构比原子要小，其中包括原子的组成部分如电子、质子和中子（质子和中子本身又是由夸克所组成的粒子）和放射和散射所造成的粒子如光子、中微子和渺子，以及许多其它奇特的粒子。 目录 概述 简介 夸克 亚原子微粒隐藏的宇宙奥秘 基本结构 概述 简介 夸克 亚原子微粒隐藏的宇宙奥秘 基本结构 展开 编辑本段概述 亚原子粒子是指比原子还小的粒子。例如：电子、中子、质子、介子、夸克、
亚原子粒子 胶子、光子等等。 严格地说“粒子”这个称呼不精确，粒子物理学中研究的所有的物体都遵守量子力学的规则，它们都显示波粒二象性，根据不同的实验条件它们显示粒子的特性或波的特性。在物理理论中，它们既非粒子也非波，理论学家用希尔伯特空间中的状态向量来描写它们，详细的理论基础请参见量子场论。但按照粒子物理学的常规在这篇文章中这些物体依然被称为“粒子”，虽然这些粒子也具有波的特性。 亚原子粒子 今天所知的所有基本粒子都可以用一个叫做标准模型的量子场论来描写。标准模型是目前粒子物理学中最好的理论，它包含47种基本粒子，这些基本粒子相互结合可以形成更加复杂的粒子。从1960年代以来实验物理学家已经发现和观察到了上百种合成粒子了。标准模型理论几乎与至今为止观察到的所有的实验数据相符合。虽然如此大多数粒子物理学家相信它依然是一个不完善的理论，一个更加基本的理论还有待发现。最近发现的中微子静质量不为零是第一个与标准模型出现偏差的实验观测。 编辑本段简介 现代粒子物理学的研究集中在亚原子粒子上。这些粒子的结构比原子要小，其中包括原子的
第25章原子核与粒子物理简介 ◆本章学习目标 1．了解原子核的电荷、质量、大小，核反应及核反应中守恒定律、原子核的裂变、宇宙射线； 2．掌握放射性衰变的规律、核反应规律. ◆本章教学内容 1．原子核的电荷、质量、大小； 2．放射性衰变规律； 3．原子核反应、原子能； 4．粒子物理简介。 ◆本章教学重点 1．放射性衰变规律； 2．原子核反应、原子能。 ◆本章教学难点 1．放射性衰变规律； 2．原子核反应、原子能。 ◆本章学习方法建议及参考资料 1．注意讲练结合。。 2．注意依据学生具体情况安排本章进度 参考教材 诸圣麟，《原子物理学》，高等教育出版，1979年6月
§25.1原子核的电荷 质量 大小 一、原子核的电荷： 带电性：原子核与核外电子所带电荷等值反号。 Q Ze =+ Z 的范围 1109Z ≤≤ Z 的测量 )/Z B A = 二、原子核的质量： 原子的质量与核外电子质量之差，再加上上原子中所有电子结合能相联系的质量。 计算公式 2E M M c =+∑结合能 e 核原子－Zm 忽略结合能 M M =e 核原子－Zm 核素： 质子数和中子数相同的一类原子核，成为核素 同位素：相同质子数，不同质量数的核素。 同量异位素：质量数相同质子数不同的核素。 同质异能素：质子数和质量数都相同的核素。 三、原子核的大小 原子核半径和质量数关系：1 30A ϒϒ＝， 原子核体积：33044 .33 V R r A ππ=≈ r 0为常数：r 0＝（1.2－1.5）×10－15ｍ 原子核平均密度：3 333000033 444433M M M A V r N R r r M ρππππ===== 代入r 0及阿佛加德罗常数得：17310.kg m ρ-≈g 四、原子核的质量能 质能关系：2,E mc = 2E mc ∆=∆ 101.4910931.5.E J MeV -=⨯=
目录 摘要............................................................................................................................................................ II 关键词............................................................................................................................................................ II 0 引言 (1) 1 标准模型简介（电弱相互作用的W-S-G模型） (1) 1.1规范场部分 (1) 1.2费米子部分 (1) 1.3标量场部分 (2) 1.4 Yukawa相互作用 (3) 1.5 对称性自发破缺 (3) 1.6 Higgs机制 (6) 1.7 电磁相互作用与弱相互作用的统一性. (6) 2 标准模型中存在的问题 (7) 2.1 太多的自由参数 (7) 2.2 不自然性问题 (7) 2.3 费米子问题 (8) 2.4 中微子问题 (8) 2.5 宇宙暗物质问题 (10) 3 标准模型的完善 (10) 3.1 Little Higgs模型 (10) 3.2 超对称模型 (11) 3.3 额外维 (12) 3.3.1大额外维模型 (13) 3.3.2弯曲的额外维 (13) 4. 结语 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)