2021-2022年高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙检测新人教
版
1．关于太阳辐射的主要由来，下列说法正确的是( )
A．来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能
B．来自太阳中碳元素氧化释放的化学能
C．来自太阳中重元素裂变反应释放的核能
D．来自太阳中本身储存的大量内能
解析：太阳辐射的巨大能量主要来自太阳内部氢核聚变成氦核时释放的能量，只有选项A正确．
答案：A
2．(多选)如图所示，托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下述判断中可能正确的是( ) A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似
B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出
C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同
D．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行
解析：聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A项正确；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出，故B项正确；核电站的原理是裂变，托尔马克的原理是聚变，故C项错误；该装置使人们可以在实验室控制反应速度，平稳释放核能，故D 项正确．
答案：ABD
3．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中( )
A．吸收能量，生成的新核是42He
B．放出能量，生成的新核是42He
C．吸收能量，生成的新核是32He
D．放出能量，生成的新核是32He
解析：聚变反应出现质量亏损，一定放出能量，由质量数守恒和电荷数守恒可知，生成的新核是42He，选项B正确．
答案：B
4．(多选)xx年诺贝尔物理奖授予佩尔马特等三位科学家，他们的获奖工作是“通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀”．物理学家为了解释这一现象，提出了“暗能量”的概念．正是在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀．宇宙中暗能量约占73%、约有23%是暗物质，我们能看到的、接触到的普通物质约占4%.暗能量和暗物质实质至今尚未清楚，但科学家找到了暗物质存在的间接证据，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，星系团要束缚住这些星系，它的质量应该是我们观测到质量的100倍以上，大量的观测分析证实了这一点. 关于上述事实及理论假说，下列结论你认为可能正确的是( ) A．暗能量力的作用表现为斥力
B．暗物质力的作用表现为引力
C．从太阳系行星运动与星系团中的星系运动比较可知，宇宙中暗物质分布是均匀的D．从太阳系行星运动与宇宙正在加速膨胀比较可知，宇宙中暗能量分布是不均匀的解析：由题意在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀，说明暗能量力的作用表现为斥力，故A正确；星系团要束缚住这些星系，说明暗物质力的作用表现为引力，故B正确；由题知宇宙中暗能量分布是不均匀的，故C错误、D正确．
答案：ABD
A级抓基础
1．关于核聚变，以下说法不正确的是( )
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10－15 m以内，核力才能起作用
D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核
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．但核聚变发电还没有投入实际运行，所以B项是不正确的．答案：B
2．(多选)下列说法正确的是( )
A.157N＋11H→126C＋42He是α衰变方程
B.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程
C.238 92U→234 90Th＋42He是核裂变反应方程
D.42He＋2713Al→3015P＋10n是原子核的人工转变方程
解析：核反应类型分四种，核反应方程的特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等质量的原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等质量的原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核．由此可知B、D两选项正确．答案：BD
3．关于核反应方程：21H＋31H→42He＋X.用c表示光速，则( )
A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c2
B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c2
C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c2
D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子质量和，再乘以c2
解析：由质量数守恒及核电荷数守恒定律，可得X为10n(中子)，再据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D项正确．
答案：D
4．(多选)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了xx诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋3717Cl→3718Ar＋0－1e.已知3717Cl核的质量为36.956 58 u，3718Ar核的质量为36.956 91 u，0－1e的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息，可以判断( )
A．中微子不带电
B．中微子就是中子
C.3717Cl和3718Ar是同位素
D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV
解析：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而3717Cl和3718Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝(0.000 55＋36.956 91－36.956 58)u＝0.000 88 u，而1 u质量对应的能量为931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.000 88 MeV≈0.82 MeV，故D项正确．答案：AD
5．(多选)2006年9月28日，我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次发电，显示了“EAST”装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全
超导非圆截面核聚实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富，已知氘核的质量为m 1，中子质量为m 2，3
2He 的质量为m 3，质子的质量为m 4，则下列说法中正确的是( )
A ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是质子
B ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是中子
C ．两个氘核聚变成一个32He 所释放的核能为(2m 1－m 3－m 4)c 2
D ．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性
解析：由核反应方程知221H ―→32He ＋10X ，X 应为中子，释放的核能应为ΔE ＝(2m 1－m 3－m 2)c 2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A 、C 错误，B 、D 正确．
答案：BD
B 级 提能力
6．“超导托卡马克”(英名称：EAST ，俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置．设该实验反应前氘核()21H 的质量为m 1，氚核()31H 的质量为m 2，反应后氦核()42He 的质量为m 3，中子()1
0n 的质量为m 4，光速为c .下列说法中不正确的是( ) A ．这种装置中发生的核反应方程式是21H ＋31H →42He ＋10n
B ．由核反应过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4
C ．核反应放出的能量等于 (m 1＋m 2－m 3－m 4 )c 2
D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
解析：可控热核反应装置中发生的核反应方程式是21H ＋31H →42He ＋10n ，故A 正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m 1＋m 2≠m 3＋m 4，故B 错误；核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故C 正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D 正确．
答案：B
7．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u ，氚原子的质量为3.016 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u ，1 u ＝1.66×10
－27 kg.
(1)写出氘和氚聚合的反应方程；
(2)试计算这个核反应释放出来的能量(光速c ＝3.00×108 m/s ，结果取二位有效数字)． 解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得，21H ＋31H →42H ＋10n.
(2)由质能方程，ΔE ＝Δmc 2
解得ΔE ＝(2.014 1 u ＋3.016 0 u －4.002 6 u －1.008 7 u )×1.66×10
－27×(3×108)2＝2.8×10－12 J.
答案：(1)21H ＋31H →42H ＋10n (2)2.8×10－12 J
8．太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程11H ＋11H →b a X ＋01e ＋νc 是太阳内
部的许多核反应中的一种，其中01e 为正电子，νc 为中微子．
(1) 确定核反应方程中a 、b 的值．
(2)在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力．设质子的质量为m ，电子质量相对小得多可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W .若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？
解析：(1)根据核反应的质量数及电荷数守恒可知a ＝1，b ＝2.
(2)由动量守恒定律可知：mv 0＝2mv
由能量关系可知：－W ＝12(2m )v 2－12
mv 20. 解得v 0＝ 4W m
. 答案：(1)a ＝1，b ＝2 (2)
4W m 37166 912E 鄮R26088 65E8 旨 k23771 5CDB 峛L 26004 6594 斔21454 53CE 収21008 5210 刐3n34487 86B7 蚷
氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 4 -0.8 5 E 1 E 2 E 3 高考物理知识点总结24 原子、原子核 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、α粒子、γ光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) (终初E E h -=ν) 辐射(吸收)光子的能量为hf ＝E 初-E 末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为()2 12-==n n C N n ]。 [ (大量)处于n 激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式] ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量 状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设的补充) 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是: 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n =n 2r 1(n ＝1,2.3…) r 1=0.53×10-10m 能量量子化：21n E E n = E 1=－13.6eV ②
基本粒子关系 强子就是参与强相互作用的粒子，可以分为介子和重子，目前粒子物理的夸克模型认为介子是由夸克和反夸克组成，重子则有三个夸克（或者反夸克）组成，重子可以再分为核子（包括质子和中子）和超子（因为质量超过核子的质量而得名）。电子和中微子等属于轻子，不参与强相互作用。 目前粒子物理认为轻子，夸克等没有结构，是点粒子。 电子质子等粒子带有电荷，带电粒子之间可以发生电磁相互作用，而电磁作用场的量子是光子，即带电粒子之间通过交换光子而发生相互作用。 夸克带有颜色（或者色荷），夸克之间，夸克和胶子之间，胶子之间，可以发生色相互作用，而色相互作用场的量子是胶子。 光子和胶子都是传递相互作用的媒介粒子，目前认为它们也没有结构，是个点粒子。 第一类：纯单个粒子，中微子，电子，大统一粒子，夸克。 第二类：由两个基本粒子合成的粒子，如π介子，W、Z玻色子。 第三类：由三个基本粒子合成的粒子，如：中子，质子及其它强子。 第一类粒子中的大统一粒子不能游离态存在，它们必须二个并存，构成了π介子，和W玻色子。（特别注意的是，这一点与传统理论完全不同，为什么要这样猜想呢？你如果接着往下看就明白了。）第一类中的夸克也不能单独存在，它们必须三个并存在，构成了质子与中子等强子 |评论 1. 强子和轻子是构成世界万物的两个基本类别 ①强子：由夸克组成的粒子。两个夸克组成的强子叫介子；三个夸克组成的强子叫重子。所以，不管是介子还是重子，都是强子。与之对应的是轻子。 ②轻子：目前已知的的轻子有三代，包括电子及电子中微子、缪子及缪子中微子、tau子及tau子中微子。轻子之所以叫轻子，主要是因为轻子一直到现在都没有发现其有内部结构，认为轻子是点粒子。 2. 胶子是传递强相互作用的传播子。强相互作用的粒子，即强子是有夸克组成，夸克和夸克之间形成的介子或者重子就是靠夸克间的胶子相互传递从而耦合在一起的。 3. 根据色禁闭理论，单独的夸克是不存在的，而胶子是传播子，严格意义上将，比较两者的大小根本没有任何意义，因为单独的夸克不存在，存在的夸克都以介子或强子而存在。没法和胶子进行定量的比较。胶子没有固定的尺寸，胶子和光子一样，都是传播子，只不过胶子传播强相互作用力，而光子传播电磁相互作用力。 发给我自己..强子，重子，介子，中微子，轻子 2008-07-13 23:55 强子提供强相互作用的介子 质子、中子里有些什么质子、中子里有些什么 对强子结构和标准模型研究的一再成功已表明夸克和色场是强子世界的最基本组成部分．尽管如此，强子物理还存在一些悬而未决的困难，如夸克幽禁、质子自旋危机、质子衰变等．
高中物理-粒子和宇宙学案 【学习目标】 1．初步了解粒子物理学基础。 2．初步了解恒星的演化。 【重点难点】 1．粒子物理学基础常识。 2．宇宙大爆炸理论和恒星的演化过程。 【课前预习】 1．基本粒子与新粒子 （1）直到19世纪末,人们认为组成物质的最小微粒是__________,后来发现了质子、中子、电子,于是许多人认为,电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最小微粒,并把它们叫做________。 （2）1932年发现了__________,1937年发现了__________,1947年发现了K介子和________介子,还发现了一些粒子,质量比质子的质量大,叫做__________。 （3）实验中发现,对应着许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质________的粒子,叫做反粒子,例如,电子的反粒子就是________,质子的反粒子就是_________。2．夸克模型 （1）1964年提出的夸克模型,认为强子由更基本的________组成。 （2）夸克模型指出了电子电荷不再是电荷的最小单元,即存在__________电荷。 3．宇宙的演化 （1）研究微观世界的粒子物理、量子理论与研究__________的理论相互沟通、相互支撑。 （2）当恒星核能耗尽时,就进入末期,恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或_________。 （3）在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,在宇宙大爆炸后,随着温度的下降,电子与质子复合成为中性的氢原子。继续冷却,质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系。
【预习检测】 1．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 2．目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电荷量 为2 3 e,d夸克带电荷量为 1 3 e -,e为元电荷,下列论断可能正确的是（） A．质子由1个u夸克和1个d夸克的组成,中子由1个u夸克和2个d夸克的组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克的组成,中子由1个u夸克和2个d夸克的组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克的组成,中子由2个u夸克和1个d夸克的组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克的组成,中子由1个u夸克和1个d夸克的组成 参考答案 【课前预习】 1.（1）原子,基本粒子, （2）正电子,u子,π,超子 （3）相反,正电子,反质子 2．（1）夸克（2）分数（3）最小 3．（1）宇宙（2）黑洞 【预习检测】 1．ABC 2．B ▲堂中互动▲ 【典题探究】 【例题1】为了探究宇宙起源,“阿尔法磁谱仪”将在太空中寻找“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（）
高中物理必背知识点原子和原子核公式 原子和原子核公式总结 1.粒子散射试验结果a)大多数的粒子不发生偏转;(b)少数 粒子发生了较大角度的偏转;(c)极少数粒子出现大角度的 偏转(甚至反弹回来) 2.原子核的大小：10-15～10-14m，原子的半径约10-10m(原子的核式结构) 3.光子的发射与吸收：原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:h=E初-E末{能级跃迁｝ 4.原子核的组成：质子和中子(统称为核子)， {A=质量数=质子数+中子数，Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕｝ 5.天然放射现象：射线(粒子是氦原子核)、射线(高速运动的电子流)、射线(波长极短的电磁波)、衰变与衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间)。射线是伴随射线和射线产生的〔见第三册P64〕 6.爱因斯坦的质能方程:E=mc2{E:能量(J)，m:质量(Kg)，c:光在真空中的速度｝ 7.核能的计算E=mc2{当m的单位用kg时，E的单位为J;当m用原子质量单位u时，算出的E单位为uc2;1uc2=931.5MeV｝〔见第三册P72〕。 注：
(1)常见的核反应方程(重核裂变、轻核聚变等核反应方程)要求掌握; (2)熟记常见粒子的质量数和电荷数; (3)质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书写核反应方程的关键; (4)其它相关内容:氢原子的能级结构〔见第三册P49〕/氢原子的电子云〔见第三册P53〕/放射性同位数及其应用、放射性污染和防护〔见第三册P69〕/重核裂变、链式反应、链式反应的条件、核反应堆〔见第三册P73〕/轻核聚变、可控热核反应〔见第三册P77〕/人类对物质结构的认识。 考生只要在全面复习的基础上，抓住重点、难点、易错点，各个击破，夯实基础，规范答题，一定会稳中求进，取得优异的成绩。为大家整理了高中物理必背知识点：原子和原子核公式
论“美”的本质 王东岳 关于美和美学的问题，讨论方式有两种：一种是讨论美学的具体范畴，涉及美学和审美的一般问题；另一种是讨论美的本质，也就是问美这个东西究竟是什么。而第二种讨论方式只能是一种哲学方式。我今天是在哲学的意义上讨论美的本原，因此，各位同学可能会认为它和美离得比较远，然而，正因为离得比较远，于是它才可能真正把握美的本质。 一 我们首先谈谈美的问题的提出。 在哲学史上，第一个提出“美的本质” 问题的，是古希腊哲学家柏拉图。柏拉图以苏格拉底和他人对话的方式，讨论了这个问题，得出的唯一结论是“美是难的”。柏拉图认为，“美”这个问题是非常困难的，甚至几乎是无法说清楚的。在此篇中，苏格拉底用归谬法的方式否定了对“美是什么”的所有回答。换一句话说，柏拉图用这样的方式是想告诉人们，美的问题用多因素分析的方式得不出结论，必须找到它的单因素决定方向，否则这个问题就讨论不下去。 为什么说“美的本质”是一个哲学问题呢？我简单谈谈哲学的含义。哲学不同于其他学问的地方，就在于哲学是追究终极原因的学问。也就是说，它不在一般的或直观的浅层上追问形成事物个相的原因。比如说，我们讨论健康，如果站在一般的因素层面上讨论，1000个因素都说不完。哲学不这样讨论问题，而我们通常的科学或一般的学问都是多因素的讨论问题。多因素讨论问题的方式使得任何一个因素都不能成立，因此多因素讨论问题的可成立性是大可怀疑的。而哲学是追究终极因素，是讨论问题的单因素。因此，罗素对哲学有个说法：哲学和神学很有相似之处，因为哲学和神学所探讨的问题都是终极问题。哲学和神学的不同点是，哲学是用理性探讨终极问题，神学是用信仰抵达终极关怀。从另一方面说，哲学和科学又有相似之处，它们的相同之处在于它们都使用理性这个工具，它们的不同之处在于，哲学探讨的是终极问题，而科学探讨的是具体问题。“美的本质”这个问题，从具体层面上是探讨不了的，因此，探讨这个问题必须从哲学说起。 美到底是什么？众说纷纭。齐白石有句名言：美就在似与不似之间。也就是像与不像之间，他说，如果太像，就有媚俗之嫌，如果完全不像，就有欺世之嫌。美一定在似与不似之间，也就是说，美是一个很飘忽的东西。古代最早讨论美的哲学家柏拉图认为，美是一个主观理念。也就是说，美不是一个客观派生的东西。他的学生亚里斯多德提出不同的看法。亚里斯多德认为，美是有一定客观性的，美是外部对象的一种和谐。比如我们说一个人美，他一定要头有多大，四肢有多长，躯干要是怎样的状态，恐怕美包含在这种协调关系里。哲学继续发展，所有的哲学家都在探讨美的问题。到了康德和黑格尔，美的问题再度转化到纯理念方面。那么，美到底是客观的还是主观的？美到底是什么？既往哲学家那种讨论方式，我认为不能解决问题，不能得出结论。我们今天换一种方式，从远距离来讨论“美是什么”。 二 讨论“美是什么”，我们首先必须搞清“感知”和“精神”是什么，因为美是一种精神现象，或者说，是精神现象中一个心理层面的反应。如果“精神”的起源搞不清，“美”这个问题就无从谈起，或者“美的本质”就无从谈起。 我们现在把二十世纪的系统科学拉开一个幅面，那么，我们在哲学上，或者说在精神的起源上，似乎可以找到另外一个讨论问题的方式。二十世纪自然科学的重大发展，导出了
粒子和宇宙教案新人教版选修3-5 粒子和宇宙 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史 2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一 （二）过程与方法 1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法 2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界 （三）情感、态度与价值观 1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。 2．培养学生的科学探索精神。 ★教学重点 了解构成物质的粒子和宇宙演化过程 ★教学难点 各种微观粒子模型的理解 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。 2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。★课时安排1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？ 学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。 点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。教师：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？ 学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。 （二）进行新课 1．“基本”粒子“不” 基本
核聚变粒子和宇宙 核聚变 1．核聚变 (1)定义： 两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。 (2)发生条件： 轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。聚变一旦发生，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。 (3)实例： ①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹； ②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆； ③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。 2．受控热核反应 (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)实现核聚变的方法： ①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温； ②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。 [辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。(×) 2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。(×)
[释疑难·对点练] 1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。 例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。 2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。 3．特点 (1)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。 (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。 4．应用 (1)核武器——氢弹。 (2)可控热核反应：目前处于探索阶段。 5．轻核聚变与重核裂变的区别 1．(多选)关于聚变，以下说法正确的是( ) A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
高中物理原子与原子核知识点总结(必修三) 载自：搜高考网.soogk. 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) ( ) 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ]。
一．原子的构成与排布 构成： （１）原子的质量主要集中在原子核上。 （２）质子和中子的相对质量都近似为1，电子的质量可忽略。 （３）原子序数＝核电核数＝质子数＝核外电子数 （４）质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) （５）在化学上，我们用符号A Z X来表示一个质量数为A，质子数为Z的具体的X原子。 排布： １．在多个电子的原子里，核外电子是分层运动的，又叫电子分层排布。 ２．电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。 3.核外电子的排布规律 （1）各电子层最多容纳的电子数是2n2（n表示电子层） （2）最外层电子数不超过8个（K层是最外层时，最多不超过2个）；次外层电子数目不超过18个；倒数第三层不超过32个。 （3）核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层，然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布。 总结： 电子层 1 2 3 4 n 电子层符号K L M N …… 离核距离近远 电子的能量低高 最多能容纳的电子数 2 8 18 32 2n2 二．构成原子或离子的各基本粒子间的数量关系 1．质子数+ 中子数= 质量数= 原子的近似相对原子质量 原子A Z X 原子核 质子Z个 中子N个=（A－Z）个 核外电子Z个
2．原子的核外电子数= 核内质子数= 核电荷数 3．阳离子核外电子数= 核内质子数–电荷数 4．阴离子核外电子数= 核内质子数+ 电荷数 5．核外电子数相同的粒子规律 (1)与He原子电子层结构相同的离子有（2电子结构）：H-、Li+、Be2+ (2)与Ne原子电子层结构相同的离子有（10电子结构）：阴离子有F-、O2-、N3-、OH-、NH2-；阳离 子有Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4 (3)与Ar原子电子层结构相同的离子有（18电子结构）：阴离子有P3-、S2-、Cl-、HS-；阳离子有K+、 Ca2+；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4 三．元素，核素与同位素 (1)元素：具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。 （2）核素：把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子称为核素。一种原子即为一种核素。 核素之间的比较：两者相同处：质子数相同、同一元素 两者不同处：中子数不同、质量数不同 二者关系：属于同一种元素的不同种原子 (3)同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素（同一种元素的不同核素间互称为同位素）。 注意：①同一元素的各种同位素(原子)虽然质量数不同，但化学性质几乎完全一样；②天然存在的元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。 （4）相对原子质量的计算： 元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的原子个数百分比求出的平均值。 Ar＝Ar l*a1％+Ar2＊a2％+ 其中Ar1、Ar2…为各种同位素的相对原子质量，a1％、a2％…为同位素的原子数百分比或同位素的原子的物质的量分数但不是质量分数。 元素、核素、同位素三者之间的关系：
《原子核》知识梳理 【原子核的组成】 1．1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。 2．卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。 3．质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。 【放射性元素的衰变】 1．天然放射现象 人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。 1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。 用磁场来研究放射线的性质： α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强 β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱； γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。 2．原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。 3.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。 【放射性的应用与防护】 1．放射性同位素的应用： 利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） 做示踪原子。 2．放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。
一．原子的构成与排布 构成： （１）原子的质量主要集中在原子核上。 （２）质子和中子的相对质量都近似为1，电子的质量可忽略。 （３）原子序数 ＝ 核电核数 ＝ 质子数 ＝ 核外电子数 （４）质量数(A )=质子数(Z )+中子数(N ) （５）在化学上，我们用符号A Z X 来表示一个质量数为A ，质子数为Z 的具体的X 原子。 排布： １．在多个电子的原子里，核外电子是分层运动的，又叫电子分层排布。 ２．电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。 3.核外电子的排布规律 （1）各电子层最多容纳的电子数是2n 2（n 表示电子层） （2）最外层电子数不超过8个（K 层是最外层时，最多不超过2个）；次外层电子数目不超过18个；倒数 第三层不超过32个。 （3）核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层，然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层 排布。 总结： 电子层 1 2 3 4 n 电子层符号 K L M N …… 离核距离 近 远 电子的能量 低 高 最多能容纳的电子数 2 8 18 32 2n 2 二． 构成原子或离子的各基本粒子间的数量关系 1．质子数 + 中子数 = 质量数 = 原子的近似相对原子质量 2．原子的核外电子数 = 核内质子数 = 核电荷数 3．阳离子核外电子数 = 核内质子数 – 电荷数 4．阴离子核外电子数 = 核内质子数 + 电荷数 5．核外电子数相同的粒子规律 (1)与He 原子电子层结构相同的离子有（2电子结构）：H -、Li +、Be 2+ (2)与Ne 原子电子层结构相同的离子有（10电子结构）：阴离子有F -、O 2-、N 3-、OH -、NH 2-；阳离 子有Na +、Mg 2+、Al 3+、NH 4+、H 3O +；分子有Ne 、HF 、H 2O 、NH 3、CH 4 (3)与Ar 原子电子层结构相同的离子有（18电子结构）：阴离子有P 3-、S 2-、Cl -、HS -；阳离子有K +、 Ca 2+；分子有Ar 、HCl 、H 2S 、PH 3、SiH 4、F 2、H 2O 2、C 2H 6、CH 3OH 、N 2H 4 三． 元素，核素与同位素 (1)元素：具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。 原子A Z X 原子核 质子 Z 个 中子 N 个=（A －Z ）个 核外电子 Z 个
目录 摘要 (2) 1 原子论发展史与主要内容 (2) 2 原子分子学说的建立与发展 (3) 3 古代原子论的发展过程和主要内容 (4) 4 原子论哲学的产生与发展 (5) 4.1原子论哲学的理论准备 (6) 4.1.1 恩培多克勒 (6) 4.1.2 阿那克萨哥拉 (7) 4.2 原子论哲学 (8) 5 近代史——道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子 (9) 6 发展史 (11) 6.1 道尔顿的原子模型 (11) 6.2 葡萄干布丁模型（枣核模型） (11) 6.3 行星模型 (12) 6.4 玻尔的原子模型 (12) 6.5 现代量子力学模型 (12)
浅谈原子论的发展 [摘要] 本文主要由六个部分组成。第一个部分由说明原子论发展史与主要内容。第二个部分主要介绍原子分子学说的建立与发展。第三个部分阐述了古代原子论的发展过程和主要内容。第四部分主要论述了原子论哲学的产生与发展。第五部分阐述了道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子，最后一部分概括了原子论近现代发展史。 1 原子论发展史与主要内容 化学是以物质为研究对象，以阐明物质的结构及其变化规律为己任，所以，“物质是什么构成的？”是化学的基本问题也是核心问题。然而，从上古代的德谟克利特（公元前460～前370年）到17世纪的波义耳（1627～1691年），上下2000多年，尚未做出完全正确的回答。 到了17世纪的1661年，波义耳以化学实验为基础建立这样的元素论：那些不能用化学方法再分解的简单物质是元素。即西方的“土、气、水、火”四元素物质组成观。这种物质观已接近原子论，但还不是科学的原子论。因为，他当时称之为元素的物质，今天看来只是单质，而不是原子。 随着科学实验的深入、技术的进步、一代又一代科学家的努力，人们对物质的认识渐渐地明确起来，并发生了认识上的飞跃，产生了科学的原子论，完成这一“飞跃”的代表人物就是英国科学家道尔顿，那已经是19世纪初的事情了（1803年）。 由于原子的概念是化学的基石，是化学的灵魂，这个问题一旦解决，必然促进化学学科极大的发展。事实正是如此：从科学原子论提出，到19世纪中期，已发现的化学元素就有60多种，证明了原子论的指导作用。从此，化学进入蓬勃发展的新阶段，同时也揭开了物质结构理论的序幕，已能从微观物质结构的角度去揭示宏观化学现象的本质。使化学发展到由材料的堆积至材料的整理，并使其条理化的新时期。
高中物理原子与原子核知识点总结 1.汤姆生模型(枣糕模型) （）发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开人们认识原子的大门. 2.核式结构模型：（）通过α粒子散射实验,总结出核式结构学说。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出（）大小的数量级是（）。 核式结构与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)，辐射(吸收)光子的能量为（） 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子从n激发态原子跃迁到基态时可能辐射的光谱线条数为（）。 ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续; 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:（） 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m
能量量子化：E1=－13.6eV ② ③氢原子跃迁时应明确： 一个氢原子直接跃迁向高（低）能级跃迁，吸收（放出）光子 ( 某一频率光子 ) 一群氢原子各种可能跃迁向低（高）能级跃迁放出（吸收）光子 (一系列频率光子) ④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子 A光子能量大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离) B光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。 ⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。 ⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
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（1897～1937） 4.2第二阶段（1937～1964） 4.3第三阶段（1964～） 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 粒子物理学 1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。 粒子物理学 2学科分类 粒子物理学专门研究组成物质和射线的基本粒子，以及它们之间的相互作用。由于在大自然的一般条件下，许多基本粒子不存在或不单独出现，物理学家使用粒子加速器，试图复制粒子高能碰撞的机制，从而生产和侦测这些基本粒子，因此粒子物理学也被称为高能物理学。 标准模型可以正确地描述基本粒子之间的相互作用。这模型能够计算12种已知的粒子（夸克和轻子），彼此之间以强力、弱力、电磁力或引力作用于对方。这些粒子会互相交换规范玻色子（分别为胶子、光子、W 及Z 玻色子）。标准模型还预测了希格斯玻色子的存在。截至2010年，使用费米实验室的垓电子伏特加速器和欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，实验者仍旧在努力地寻找希格斯玻色子的来踪去迹。
浅谈速度变化致物质质量变化 云南云维集团大为制焦电仪黄兆荣 摘要：本文分析了物质速度变化导致物质质量发生变化的理论依据和原因。 关键词：速度，质量，变化 一、概述：将纸撕碎，纸的质量（天枰称）会发生变化，将水装在密封的塑料瓶里摇动，摇动前后的质量也会发生变化，都是先重后輕，同样将热水装在密闭的瓶中，放在天枰称，质量的变化，随着热水的温度降低，质量慢慢增加。 二、分析：1、物质的速度变化（Vt-Vo=a)则需要看到一个力（F) m = F / a = F/ (Vt-Vo) 由于a都会落后F.有了F，使物质运动速度发生变化（Vt-Vo),物质内部会发生摩擦，物质与外壳也会发生摩擦，摩擦生电、声、噪音等，摩擦生电，根据电磁力与引力的统一的原理，电磁力会吸引它周边的物质，周边有一种最基本的粒子，能进出任何物质的表面上，当某种物质的力量打破平衡时间，该基本粒子就会进出该物质的表面，与其发生反应。使物质的质量发生改变。 把水装在密闭的塑料瓶里，静置，有基本的受力平衡（不是绝对的）有一个质量数，当塑料瓶在外力的作用下摇动，由于水分子之间，水分子与塑料瓶内壁的摩擦都会产生（电磁力），及单位面积引力增加，吸引外界的基本粒子，从而使自己的质量增加，，把热水装在瓶中，称其质量为ma，当热水冷却后，再称起质量为mb对比发现，mb-ma大于0，这是由于热水的密度比冷水的密度小，热水运动虽然比冷水的运动剧烈，但是震动幅度小，所以热水单位面积的引力小；冷水的单位面积的引力大，故其质量大，撕纸时，将纸撕烂时，产生的引力（即电磁力）比没有撕碎的纸的引力大，固撕纸前、后的质量有相差有，引力将周围的基本粒子或物质吸引在电磁力（引力）变化的物体上。 运动能使物体的质量增加 1、在空气中笔者将A4纸撕碎，称其重量比未撕碎前纸的质量增加了，一共用四张纸做实
基本粒子的定义与分类 基本粒子的定义与分类 （1）基本粒子的定义及其变化 基本粒子是指人们认知的构成物质的最小、最基本的单位。但是因为物理学的不断发展，人类对物质构成的认知逐渐深入，因此基本粒子的定义随时间也是有所变化的。 目前在粒子物理学中，标准模型理论认为的基本粒子可以分为夸克（quark）、轻子（lepton）、规范玻色子（boson）和希格斯粒子四大类。标准模型理论之外也有理论认为可能存在质量非常大的超粒子。 传统上（20世纪前、中期）的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。而现代物理学发现质子、中子、介子都是由更加基本的夸克和胶子（gluon）构成。同时人类也发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。 （2）基本粒子的分类 费米子：基本费米子分为两类：夸克和轻子。 夸克：目前的实验显示共存在6种夸克，其中包括它们各自
的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。它们是： 第一代：u（上夸克）d（下夸克） 第二代：s（奇异夸克）c（魅夸克） 第三代：b（底夸克）t（顶夸克） 它们的质量关系是。另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对的构成介子，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。 轻子：共存在6种轻子与它们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的子和子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代： 第一代：e（电子）、（电中微子） 第二代：（μ子）、（μ中微子） 第三代：（τ子）（τ中微子） 玻色子：玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。 规范玻色子，这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。
［摘要］夸克－胶子等离子体是当今粒子物理领域的重要研究课题，它不仅能揭示微观粒子的物理性质，还能帮助人们认识宇宙的演化过程。本文对夸克－胶子等离子体的研究现状进行了概述。［关键词］夸克－胶子等离子体；高能重离子碰撞浅谈现代粒子物理前沿问题———夸克－胶子等离子体 傅永平 郗勤 （临沧师范高等专科学校数理系，云南临沧 ６７７０００） 1研究夸克-胶子等离子体的科学意义 按照目前的实验观测结果，已知的物质最小构成单元是夸克和轻子，比如质子和中子就是由上夸克和下夸克组成的三夸克色禁闭束缚态，而介子则是双夸克色禁闭束缚态。我们熟知的电子就是轻子的一种。如果用质量来标度，夸克和轻子可以分为三代，每一代有２种夸克和轻子，其中夸克包括上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、顶夸克和低夸克，轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。 夸克－胶子等离子体是区别于强子的一种新的物质形态，夸克不再是以强子型的双夸克或三夸克色禁闭束缚态形式存在，夸克－胶子等离子体中的夸克是色相互作用渐近自由的，夸克与夸克之间，夸克与多夸克之间存在自由的色相互作用，这是一种多体夸克凝聚的新物质形态。 宇宙大爆炸初期宇宙的温度约为１０２８ ｅＶ，按照标准模型，当时可 能存在的物质只有轻子和夸克，此时夸克的色自由度是解禁的，就会形成夸克－胶子等离子体。之后随着宇宙不断膨胀，温度下降到１００ＭｅＶ时，夸克物质发生对称性破缺，开始冻结成为质子和中子。从夸克物质演化的意义来讲，研究夸克－胶子等离子体不仅对基本粒子物理研究意义重大，而且对于宇宙演化的研究来讲也具有重要意义。 2实验概况 实验表明，高能重离子碰撞有可能产生核子的多重碰撞，使能量主要集中在质心附近。也即一个核的核子有可能和另一个核的不同核子发生多次碰撞，而不是仅发生一次碰撞便飞离质心区域，这样在一个很短的驰豫时间内，能量可以集中在质心附近，从而产生夸克－胶子等离子体。为更好地解释在高能重离子碰撞过程中，能量如何主要聚集在质心附近，引入核阻塞能力的概念，它表征重离子碰撞过程中一个入射核子与另一个核碰撞时所受到核物质的阻塞程度，如果多重碰撞程度越高，阻塞能力也就越大，出射核子所携带的能量就越小，那么聚集在质心附近的能量就越高，也就越容易产生夸克－胶子等离子体。多重碰撞及核阻塞能力的研究，在高能重离子碰撞产生夸克－胶子等离子体方面具有重要作用。 实验物理学家们正在尝试着利用高能重离子碰撞实验装置，把物质的温度和密度在一个很小的时空区域内提升到大爆炸的初始阶段，即把“历史”退回到存在自由夸克物质的宇宙初期。美国布鲁海文国家实验室（ＢＮＬ）的相对论重离子对撞机（ＲＨＩＣ）能够将金原子核加速到每核子１００ＧｅＶ，碰撞的质心系能量可达３９．４ＴｅＶ。 此外，欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的大型强子对撞机（ＬＨＣ）可以把铅原子核加速到每核子２．７６ＴｅＶ的质心系能量。那么碰撞的质心系能量可达到５７４．０８ＴｅＶ。未来ＬＨＣ的质心系能量还将提升到每核子５．５ＴｅＶ，碰撞的质心系能量将达到１１４４ＴｅＶ。ＲＨＩＣ能将金原子核加速到光速的９９．９５％，核粒子束迎头相撞时，每秒钟将会出现上千次的碰撞，每一次碰撞都能在相撞点上产生很高的温度，大约能产生超过１０１２Ｋ的温度，这相当于太阳温度的１万倍。 3探测夸克-胶子等离子体 夸克－胶子等离子体一旦产生就会迅速冷却膨胀，所以其寿命是很短暂的。对于实验物理学家而言，观察其冷却过程中的粒子产生才是观测夸克－胶子等离子体的有效途径。夸克－胶子等离子体在冷却过程中将有大量新粒子产生，其中包括光子、轻子和夸克碎裂产生的强 子。标准模型预言，夸克－胶子等离子体的粒子产生多重数将远大于核子－核子深度非弹性散射的粒子产生，所以通过比较实验结果和理论预言将成为又一检验标准模型正确与否的关键。 如何观测夸克－胶子等离子体不仅是实验关心的问题，也是理论研究的热点。比如研究夸克－胶子等离子体的动力学特征。而要了解它，就必须依赖于从中心区域出射的、且未被其损坏的粒子。这些粒子的最佳候选者就是光子和轻子，因为光子和轻子只参与电磁相互作用和弱相互作用，它们都不会与夸克物质发生强相互作用，对于以强相互作用为主导的过程而言，它们几乎可以不受阻碍地从碰撞中心区域出射并被探测器捕捉到，所以光子和轻子都可以携带中心区域夸克物质的动力学信息，通过研究它们便可以了解自由夸克物质的动力学特征及规律。 在高能重离子碰撞过程中有以下三种主要的光子产生源，首先是初始冷组分部分子碰撞产生的快光子，它们包括夸克、胶子之间的湮灭和康普顿过程产生的直接光子，还包括由末态部分子在真空中碎裂产生的光子。还有喷注通过热媒介时，与热部分子相互作用也会产生光子。由于初始部分子碰撞过程中的转移动量很高，强相互作用跑动耦合常数小于１，这些光子的产生机制可以利用微扰量子色动力学和量子电动力学来处理。此外，在热夸克物质的平衡相中，热光子将由热夸克和热胶子的湮灭和康普顿过程产生，由于夸克－胶子等离子体的热光子主要集中在低横动量区域，所以微扰论很难处理。 只能依靠有限温度场论以及有效热质量截断等技术来解释夸克－胶子等离子体的热光子产生。最近，有的学者提出了一种新的理论来解释热光子的产生机制，称为共形反常。在夸克－胶子等离子体中存在共形不变对称性的破缺，这种破缺机制直接导致了色单态热部分子之间的相互作用产生热光子。光子产生的最后一个主要来源是碰撞演化末态的强子物质，热强子气体之间主要通过介子相互作用产生热光子，其中介子主要是轻介子，目前关于强子气体模型已经把奇异介子也包含进来了。来自ＲＨＩＣ的ＰＨＥＮＩＸ实验组和ＬＨＣ的ＣＭＳ实验组得到的光子实验数据能较好地与理论计算结果相吻合。 对于高能重离子碰撞中双轻子的产生机制，与光子产生过程完全类似，只需要将实光子变换为虚光子即可，因为双轻子主要由虚光子衰变而来。理论表明来自于夸克－胶子等离子体的热双轻子在低不变质量区域产率最大，但是热双轻子在这个区域的贡献被众多的强子衰变谱所掩盖，热双轻子唯一占主导的区域是在中间不变质量区域。但中间不变质量区域的双轻子数据同样能用粲粒子衰变来解释。不过来自ＮＡ６０实验组的数据表明较之粲粒子衰变谱，中间不变质量区域的双轻子数据有一个抬高，这个抬高有可能是来自热双轻子的贡献。 除此之外，对于ＲＨＩＣ的双轻子实验而言，仍存在着不少公开问题。其中之一就是低横动量双轻子数据在低不变质量区域较之强子衰变的理论预言有一个２到３倍的抬高现象。这种抬高现象可以通过热媒介中矢量介子由于手征部分恢复而发生质量移动来部分地得到解释，但仍无法完全解释抬高现象。最近，ＰＨＥＮＩＸ实验组得到的高横动量双轻子不变质量谱也存在实验值高于现有理论预言的抬高现象。来自热双轻子的贡献仍无法解释现有数据。 4小节 本文就目前粒子物理的前沿热点，夸克－胶子等离子体，进行了概述。现有的夸克－胶子等离子体的光子产生实验数据能够与理论计算结果较好地吻合，但是双轻子产生的实验数据在理（下转第４２页）