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核物理学与粒子物理学核物理学和粒子物理学是当代物理学的两大重要分支，它们研究的对象分别是原子核和基本粒子。
这两个学科的发展为深化人们对物质结构及其相互作用的认识提供了重要的途径，对于推动科学技术的发展和实现社会进步起到了关键性的作用。
本文将对核物理学与粒子物理学进行简要介绍，并探讨它们在今天科学研究中的重要意义。
一、核物理学核物理学是研究原子核结构、性质和相互作用的科学，它以原子核为研究对象。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，它们通过强相互作用相互结合在一起。
核物理学研究的重点包括核结构、核衰变、核裂变和核聚变等。
其中，核裂变和核聚变是核能的重要来源，对于解决能源问题具有重要的意义。
核物理学的发展历程可以追溯到20世纪初，当时的科学家发现存在放射性现象，并通过实验证明了放射性元素的衰变规律。
随着对原子核结构的研究深入，人们逐渐认识到原子核是一个复杂的系统，其中包含着丰富的物理现象。
核物理学的快速发展为原子能的利用提供了关键的科学基础，也为后来的粒子物理学的兴起奠定了基础。
二、粒子物理学粒子物理学是研究物质的基本构成和相互作用规律的学科，它以基本粒子为研究对象。
基本粒子可以分为两类：强子和轻子。
强子包括质子和中子，它们是构成原子核的基本组分；轻子包括电子、中微子等，它们是构成原子的基本组分。
粒子物理学的研究内容包括基本粒子的分类、相互作用及其背后的基本力。
粒子物理学的起源可以追溯到20世纪初，当时科学家发现了电子以外的一些粒子，例如质子和中子。
随着科技的进步，越来越多的基本粒子被发现，人们逐渐认识到物质的基本构成比我们最初想象的要复杂得多。
粒子物理学的发展推动了人类对宇宙的认知不断深化，也在许多领域产生了广泛的应用，如医学影像、核能利用等。
三、核物理学与粒子物理学的重要意义核物理学和粒子物理学在今天的科学研究中具有重要的意义。
首先，它们丰富了我们对物质结构和相互作用的认识，揭示了宇宙的奥秘。
166习 题7-1．原子核69Zn 处于能量为436 keV 的同核异能态时，试求放射γ 光子后的反冲动能E R γ和放射内转换电子后的反冲动能E Re 。
若69Zn 处于高激发态，可能发射中子，试求发射能量为436keV 中子后的反冲能E Rn 。
(已知K 层电子的结合能为9.7keV 。
)7-2．试计算1μg 重的137Cs 每秒放出多少个γ 光子。
(已知137Cs 的半衰期为30.17a ， β衰变至子核激发态的分支比为93%，子核γ 跃迁的内转换系数分别为αK =0.0976， K L =566.，260.0=LM 。
) 7-3．放射源衰变至的激发态，然后接连通过两次γ 跃迁至基态。
由β磁谱仪在曲率半径为20cm 处测得此放射源的内转换K 电子的峰与场强0.02575，0.02166 T 对应。
已知Ti 的K 电子结合能为5.0keV ，试求γ 跃迁的能量。
Sc 4621β−Ti 4622 7-4．实验测得有两组βSb12051()a +电子：0.52 MeV ，=5.5；1.70 MeV ，=4.5。
后者为相应至基态之跃迁。
一条γ 射线，其能量为1.181MeV ，属E 2型。
已知基态的自旋和宇称为0log /fT 12log /fT 12Sn12050()b Sn12050+，试画出衰变纲图，并标出各能级的自旋和宇称。
7-5．设一核有大致等距分布的四条能级，其能级特性从下至上依次为21+，29+，23-，29-。
试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。
7-6．通过K 俘获衰变至的激发态，后者跃迁至基态时，放出一系列γ 光子或内转换电子。
由β 磁谱仪测得22条内转换电子谱线（见下表）。
试确定所放出的γ 光子的能量，并画出的能级图。
(已知K ，L ，M 层电子的结合能分别为11.9、1.5和0.2keV 。
) Se 7534As7533As 7533内转换电子能量(keV)（带*者发生在K 层)23.2 95.3 186.9 293.4 24.4 96.5 197.2 303.454.3 109.4* 253.3 390.0 64.6 124.3 263.6 400.5 68.9* 134.7 268.2 85.0 136.0 278.5 7-7．对于下列γ 跃迁，已知跃迁类型和始态的能级特性，试求末态的能级特性：（i ）；(ii)；(iii) ；(iv) ；(v) 。
129习 题6-1．利用核素质量，计算的β 谱的最大能量。
He H 3231→m E 6-2．既可产生衰变，也可产生K 俘获，已知的最大能量为1.89 MeV ，试求K 俘获过程放出的中微子的能量。
V 4723β+β+E v 6-3．样品中含RaE 4.00 mg ，实验测得半衰期为5.01d ，放出β 粒子的平均能量为0.337 MeV ，试求样品的能量辐射率W 。
6-4．设在标准状态下的2.57 cm 3的氚气样品中，发现每小时放出0.80 J 的热，已知氚的半衰期为12.33 a ，试求：衰变率D ；()β 粒子的平均能量()a b E β；()c E β与β 谱的最大能量之比m E E β/。
m E 6-5．的衰变能＝0.87 MeV ，试求的反冲能。
Li Be 73K74→d E Li73R E 6-6．32P 的β 粒子最大能量＝1.71 MeV ，计算放出β 粒子时原子核的最大反冲能和发射中微子时核的最大反冲能。
m E E Re v E R 6-7．放射源有：(两组电子，其最大能量和分支比为0.69 MeV ，16%和1.36 MeV ，16％，后者为相应至基态之衰变；(两组电子，其最大能量和分支比为0.92 MeV ，25％和1.53 MeV ，2.8％，后者为相应至基态之衰变；(两组单能中微子：1.93 MeV ，38％和2.54 MeV ，2.2％。
试作出的衰变纲图，并求该放射源所放出的γ 射线的能量。
（已知Ge 的K 电子结合能为≈0.01 MeV 。
）As 7433)a β−Se 7434)b β+Ge 7432)c As 7433 6-8．计算24Na 的衰变的β 粒子最大能量，为什么在实验中没有观察到达这组能量的β 粒子？β−m E6-10．对于，查表得，并已知子核的能级特性为0CaSc 4220s68.04221+→β3.3m 10),(=E Z f +。
试求log 值，并以此判断母核的能级特性。
112习 题5-1．实验测得210Po 的α 粒子能量为5301 keV ，试求其衰变能。
5-2．利用核素质量，计算226Ra 的α 衰变能和α 粒子的动能。
5-3．Bi 衰变至T1，有两组α 粒子，其能量分别为E （α83211812070）＝6621 keV ，E （α1） =6274 keV 。
前者相应为母核基态衰变至子核基态；后者相应为母核基态衰变至子核的激 发态。
试求子核T1激发态的能量，并画出此衰变纲图。
81207 5-4． Po α 衰变至Pb ，已知α 粒子的动能E 8421882214k 为5.988 MeV ，试计算反冲核Pb82214的动能，并求出α 衰变能E d 。
5-5．一块重为半公斤的核燃料纯239Pu ，试计算这块核燃料存放时由于α 衰变放出的 功率为多少瓦（W ）？5-6．试计算α 粒子对于Ne ，Sn ，U 的库仑势垒，设r 102050112922380＝1.45fm 。
5-7．已知ThC ′（Po ）对于基本α 粒子组（E 212840＝8.785 MeV ）的半衰期为3×10-7s ，试计算激发核ThC ′对于发射长射程α 粒子（E 3＝10.55 MeV ）的平均寿命，在计算时假定α 粒子碰撞势垒的次数，在激发核内和在非激发核内都是相同的。
5-8．试计算：（i ）223Ra 发射14C 的动能E k 和库仑势垒V C ；（ii ）53m Co 发射质子的动能E k 和库仑势垒V C 。
5-9．利用结合能的半经验公式，推导出原子核发射质子的衰变能随Z ，A 变化的关系式。
5-10．为什么能量低于2MeV 和高于9MeV 的α 放射性很少见？5-11．为什么基态偶偶核α 衰变时能量最大的α 粒子强度最大？而奇A 核的就不一定？ 5-12．有没有α 稳定线？为什么？112。
226习 题9-1．试求的反应能Q 和阈能E Ben)Li(p,7473th 。
9-2．试求中子与16O ，17O 核作用时发生（n ，2n ）反应的阈能E 1和E 2，并解释两个阈能值的巨大差别。
9-3．用能量为1.51MeV 的氘引起反应11B （d ，α ）9Be 中，在θ=°90方向测得α 粒子能量为6.37MeV ，试求反应能Q 。
9-4．210Po 的α 粒子（）在MeV 3.5=αE 9Be 靶上可以产生（α，n ）反应，试求出射___________________________① C.H. Dasso and A. Vitturi ．Phys. Rev. C50(1994)R12② M.S. Hussein et al ．Phys. Rev. C46(1992)377角θ=°90时的中子能量E n 。
9-5．反应10B （n ，α）7Li 用来记录慢中子，试求α 粒子的动能E α 和反冲核的动能E R 。
9-6．引起反应7Li （p ，α ）4He 的质子能量为1MeV 时，如果两个α 粒子相对于入射质子方向对称飞开，试求每一α 粒子的动能E α 和出射角θ 。
9-7．试求镭一铍中子源的最大中子能量E m 。
已知镭源的α 粒子的最大能量为7.69MeV 。
9-8．快中子照射铝靶时，能发生反应27Al(n ，p)27Mg ，Al min 46.9Mg 272127→=−T β。
已知铝靶面积为2×5cm 2，厚为1cm ，靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度为107cm -2⋅s -1的快中子长期照射后，经过20.4min ，还有4.18×102Bq 的放射性，试求该反应的截面σ 。
9-9．用20μA 的3.5MeV 的质子束轰击厚为50mg ⋅cm -2的7Li 靶，通过7Li （p ，n ）7Be 反应产生放射性核素7Be 。
设反应截面为300mb ，试求轰击2h 后的放射性活度A 。
53
习题
3-1．如果已知质子在某种介质中的射程和能量关系曲线，试求出某一能量的氘、氚在同种介质中的射程值。
3-2．利用NaI（Tl）γ谱仪测24Na（Eγ＝2.76MeV）γ谱，预测所测γ谱的大概形状。
3-3．计算4000Bq的210Po源（Eα＝5.30MeV），当发射的α粒子完全被阻止在一充Ar电离室的灵敏区内时，计算其产生的平均电流。
3-4．试估算耗尽层厚度为5mm Si探测器中，完全收集电离电荷的最短时间？
3-5．用一个Si（Au）探测器（基质材料电阻率ρ＝2000Ω⋅cm）测5.3MeV α粒子的能谱。
外加偏压为0时，有无脉冲信号输出？逐渐升高偏压，输出脉冲幅度有何变化？探测器的能量分辨率会有什么变化？实际上应选择什么样的偏压值?
3-6．假定在Si和Ge探测器中除产生电子⎯空穴对数目的涨落不同外，其余因素对全能峰FWHM的贡献皆为5keV。
若带电粒子在Si和Ge探测器中获得全能峰总的FWHM＝（50）1/2keV，试求相应的带电粒子能量？。
《核与粒子物理导论》期终复习要点(2007，12)第二章，相对论运动学正确运用洛仑兹变换解决实验室系和动量中心系相对论性粒子碰撞运动学的变换关系：1，多粒子系统的不变质量；2，粒子反应过程的阈能；3，运用能动量守恒解决碰撞末态粒子在两个特定参考系中能量、动量之间的关系；4，。
完成并搞懂本章指定的习题第三章，核与粒子的基本特性3－1，理解不稳定粒子的总能量用(Е0－iГ/2)表示的物理含义。
长寿命粒子（例如Ф介子）和短寿命粒子（例如J粒子）衰变末态粒子的不变质量谱的形状有什么区别？3－2，原子光谱的精细和超精细劈裂的物理机理？它们劈裂的间隔的量级各约为多大？3－3，原子核的自旋与原子光谱的超精细劈裂有那些关系？3－4，如何通过核磁共振的方法来测量原子核的磁矩，原子的磁矩和原子核磁矩分别用什么标准磁子来表示？它们之间的大小有什么差别?3－5,原子核的电四极矩与原子核的形状有什么联系？3－6，实验测量中子电偶极矩的装置和原理，为甚么到现在人们还对粒子电偶极矩的测量有极大的兴趣。
对其测量有何重要的物理意义？3－7，完成并搞懂本章指定的习题第四章，核与粒子的非点结构4－1，粒子分为哪三大类，说明它们在结构、相互作用和自旋方面各有什么特征？举出每类粒子的基本成员。
4－2画出量子场论中描述类点粒子相互作用的基本图示，写出相互作用传播子因子的基本形式。
说明图示的物理意义和传播子因子中各参数的物理意义。
说明亚原子的三种相互作用过程的截面或者衰变几率的差别以及这种差别的内在的物理原因。
4－3，核结构的形状因子的定义，实验上如何测量形状因子？什么是弹性散射？探测核与粒子的电磁形状因子的最佳探针是什么？4－4，类空散射过程的四动量传递平方的定义，微分截面的定义，弹性散射对极角的依赖关系?4－5，质子和中子的磁矩的实验值是多大（用核磁子表示）其g－因子分别取什么值？它给人们关于核子结构的什么启示？4－6，电子与原子核的弹性散射为人们提供原子核电荷分布的哪些重要信息（电荷密度分布、电荷分布的方均根半径。
许咨宗核与粒子物理学导论中国历史上，天文、数学、物理学是三大科学的基本学科，其中物理学的研究有巨大的影响力，因为它所涵盖的内容非常广泛。
在研究物理学的过程中，许咨宗(Huguenot)核与粒子物理学受到了特别的关注。
许咨宗核与粒子物理学是一门开放的，专注于研究粒子物理学的学校科学，它旨在帮助学生更好地理解粒子物理学的基础概念，以及更清楚地了解宇宙中各种粒子的特性和结构。
它结合了天文学、数学和物理学的知识，系统地讨论了物理世界的基本概念，运动学，力学，电磁学，量子力学，热力学，天体物理学和粒子物理学。
许咨宗核与粒子物理学的研究一般分为四大类：一是对粒子的物理组成的研究，二是研究粒子的能量和物理性质的研究，三是研究粒子的相互作用，四是研究各类粒子的统计物理学方法。
粒子物理学家在研究粒子物理学时，经常会把宇宙中的粒子分为三大类：强子、中微子和小中子。
这三大类粒子的特性有很大的不同，它们对于了解宇宙中各种物质的研究是非常重要的。
强子具有最大的质量和最小的半衰期，而中微子比强子要小得多，但其半衰期也比强子要长。
小中子有比强子更小的质量，其半衰期比中微子要长的多。
研究粒子物理学有几种方法：首先，粒子物理学家可以使用实验来观察宇宙中的物质；其次，他们可以使用理论模型来预测粒子的运动轨迹和性质；最后，他们还可以使用计算机模拟来深入研究不同粒子之间的作用。
此外，粒子物理学家还可以使用矩阵方法来描述粒子物理学中的微观过程。
矩阵方法可以用来计算粒子之间的相互作用，以及粒子与空间结构之间的相互作用。
最后，许咨宗核与粒子物理学在细胞生物学方面也有广泛的应用，因为粒子物理学可以帮助认识生物体内的一些重要机制，如细胞的结构、能量的传递和细胞的信号传导等，这些机制对于生物体的发育、繁殖和生存都具有重要的意义。
因此，许咨宗核与粒子物理学的研究也在医学、环境保护、航空航天技术等领域发挥着重要作用。
综上所述，许咨宗核与粒子物理学是天文学、数学和物理学三门学科研究宇宙中物体结构和性质的重要学科，可以说它对人们理解宇宙的基本构造和运行机制都有巨大的帮助。
核物理学和粒子物理学引言原子核是所有物质的核心部分，它们构成了宇宙已知总质量的99％以上。
然而，处在原子中心处的核，它仅仅约占正常物质体积的万亿分之一。
这件事告诉我们，它们的密度超越了在日常生活中我们可能遇到的任何东西。
因此，核物理学这一领域在理解我们的宇宙中具有极为本质的重要性，而且它也曾经有过非常令人感兴趣的历史。
在讨论核物理学走向新干年的时候，必须把这置于对本世纪的科学进行正确的观察之中，即在本世纪的大部分时间中核物理学曾是科学中占优势的领域。
所谓的世纪末关于科学的自满情绪，这是19世纪最后的多年中所特有的，被放射性的发现以及随后不久核物理学的诞生和描述原子与原子核的物理——量子理论的出现直接地粉碎了。
正是欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford ），他通过产生如下吸引人的原子图象而给予我们核物理学的。
此图象认为原子像一个小型的太阳系：一个细小的有质量的核心，它被许多轨道电子所环绕。
卢瑟福最早期有关放射性工作所作的贡献是他发现了放射性由三种不同的放射线所组成：α粒子（氦核）、β粒子（电子）和γ射线（光子）。
90年前，卢瑟福和盖革（Geiger ）在他们的经典性工作中，用α粒子轰击金箔时所发生的偏转展示了金原子绝大部分的质量是集中在原子的中心（即原子核）处的，这个中心的大小比金原子的几乎小了百万倍。
过了几十年之后，由卢瑟福领导的剑桥的卡文迪什（Cavendish ）实验室发现了：原子核本身是由中子和质子组成的。
在原子核中质子的数目决定了是何种元素，而对于每种元素，由于核中有不同数目的中子可能存在许多不同的同位素。
与核物理同时出现的量子理论，在描述原子的物理中接受了早期重要的检验。
在本世纪的前半部分，原子核成为详细展述量子力学思想的最重要客体。
中子和质子结合成稳定的核——或者，相反地，结合成不稳定的放射性的核——需要有一种新的短程力，它被称为强相互作用。
核素图（nuclear landscane ）核素图，如图1所示，是把稳定的和放射性的核全体相对于它们的质子和中子数而描绘的图。
习 题
12-1．计算1GeV 的质子和1GeV 的197Au 的德布罗意波长。
12-2．讨论在反应中容许的角动量和宇称。
已知π介子的自旋宇称是00π
n n d π++→+−-，而且入射π--的能量很低。
12-3．(a) 说明π+π-系统只能处在轨道角动量量子数l=偶数而总同位旋T=0或2的态上,
或者l=奇数而T=1的态上。
（b）说明π0π0系统只能在T=0或2的态上，因而l只能为偶数。
(c) 讨论π+π+系统可能的状态。
）
12-4. (a) 产生Ω-的常用办法是采用p-p对撞，给出遵守所有强作用守恒定律的反应并
算出反应所需的阈能。
(b) 给出用K -产生Ω-的反应并算出阈能。
12-5. 说明在采用过程产生超核时，如果将约500MeV/c的K介子入射到几乎静止的中子上并且在接近0度方向测到π介子，则产生的Λ−−+→+π
Λn K 00能量很低。
在这种情
况下Λ0容易占据中子原来在核内的轨道。
分析中子在初始状态的低能运动对超核的产生会有什么效应。
12-6．在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的动能： （a ） ;
μνμπ+→+
+ (b)
;πp 0−+→Λ(c)
-0-K +Λ→Ω(d) 0π
πK +→++12- 在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的最大动能： ;)(;
)(;
)(;
)(0000K K d n c K b a L ++→++→Σ++→++→−−+−−+ωψυμνμππππωμμ
12-7．在下列反应中，计算出各射粒子的动能。
假定式中第一个粒子以给出的动量入射到静止的第二个粒子上。
（a ） +−+→+πΣp K -GeV/c 2.1=i p
(b)
GeV/c 4.2n ρp π0=+→+−i p 12-8. 假定下列反应中前一粒子入射到静止的第二个粒子上，求反应的阈能： →
++→++−−p p (b);K Ξp K (a)Υ n ωp π)(+→+−
c 12-9. 用K -+n
12-10．分析下列衰变或反应违反了那些守恒定律。
如果可能，指出这些过程通过什么相互作用仍能发生。
.
μe πK (f);ππππK (e);ΣΛp π(d);e e πK (c);
νe n Σ(b);
πp p p π(a)000e 0−+++−+++−−++++++++→+++→+→+++→++→++→+
12-11．用夸克结构分析下列衰变过程：
.K p Λ(d);
πΛΞ(c);
ππK (b);K ΛΩ(a)0c 000+→+→+→+→+−−++−− 12-12．用夸克结构分析下列反应过程： .πΔn π(d);
K Ξp K (c);K Λπp p p (b);K K Ωp K (a)0000+→++→++++→+++→+−−+−−++−−12-13．按夸克结构分析下列反应与衰变过程： .)(;)(;)(;
)(0−+−+−−++−−++→++→++→+→K K n p d K c e b a e πυμνππυμπμμ。
