正电子(1)
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原子:化学变化中的最小微粒。
(1)原子也是构成物质的一种微粒。
例如少数非金属单质(金刚石、石墨等);金属单质(如铁、汞等);稀有气体等。
(2)原子也不断地运动着;原子虽很小但也有一定质量。
对于原子的认识远在公元前5世纪提出了有关“原子”的观念。
但没有科学实验作依据,直到19世纪初,化学家道尔顿根据实验事实和严格的逻辑推导,在1803年提出了科学的原子论原子的结构质子:1个质子带1个单位正电荷原子核(+)中子:不带电原子不带电电子:1个电子带1个单位负电荷1.构成原子的粒子有三种:质子、中子、电子。
但并不是所有的原子都是由这三种粒子构成的。
如有一种氢原子中只有质子和电子,没有中子。
2.在原子中,原子核所带的正电荷数(核电荷数)就是质子所带的电荷数(中子不带电),而每个质子带1个单位正电荷,因此,核电荷数=质子数,由于原子核内质于数与核外电子数相等,所以在原子中核电荷数=质子数=核外电子数。
原子中存在带电的粒子,为什么整个原子不显电性?原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成,原子核又是由质子和中子构成,质子带正电,中子不带电;原子核所带正电荷(核电荷数)和核外电子所带负电荷相等,但电性相反,所以整个原子不显电性分子是保持物质化学性质的最小粒子。
(1)构成物质的每一个分子与该物质的化学性质是一致的,分子只能保持物质的化学性质,不保持物质的物理性质。
因物质的物理性质,如颜色、状态等,都是宏观现象,是该物质的大量分子聚集后所表现的属性,并不是单个分子所能保持的。
(2)最小;不是绝对意义上的最小,而是;保持物质化学性质的最小分子的性质(1)分子质量和体积都很小。
(2)分子总是在不断运动着的。
温度升高,分子运动速度加快,如阳光下湿衣物干得快。
(3)分子之间有间隔。
一般说来,气体的分子之间间隔距离较大,液体和固体的分子之间的距离较小。
气体比液体和固体容易压缩,不同液体混合后的总体积小于二者的原体积之和,都说明分子之间有间隔。
正电子发现及其物理学意义正电子(positron)是一种带正电荷的基本粒子,质量与电子相同,但电荷相反。
正电子最早由卡尔·安德森在1932年发现,这是一项在物理学历史上具有重要意义的发现。
本文将探讨正电子发现的背景、物理学意义以及相关研究领域的进展。
1. 背景正电子的发现是基于原子核衰变的研究。
在十九世纪末,放射现象成为物理学的研究热点。
随着放射性元素的发现,科学家开始研究原子核的结构和性质。
1902年,亨利·贝克勒尔和玛丽·居里共同发现了放射性衰变现象,这为后来对正电子的发现奠定了基础。
2. 发现过程正电子的发现是由卡尔·安德森和他的同事丘内斯·范·丹顿在物质与辐射相互作用的实验中完成的。
他们利用一台设备,通过钴-60放射源产生高能辐射,将辐射束引导到一个大型比尔泡射流室中进行观察。
实验结果显示,在泡射流室中出现了异常的轨迹,这些轨迹与电子轨迹相反,表明存在一个带正电荷的粒子。
根据实验结果,正电子被确认为一种新的粒子。
3. 物理学意义正电子的发现对物理学的发展有着深远的意义。
首先,正电子的发现是量子力学理论的重要支持。
在量子力学中,粒子和反粒子的存在是对称的,对正电子的发现进一步验证了这一理论。
其次,正电子还展示了粒子与反粒子相互湮灭的现象,这进一步证实了负能态存在的可能性。
最后,正电子的发现为反物质的研究提供了重要依据,反物质与物质存在相互转化的可能性,这在后来的研究中得到广泛应用。
4. 相关研究进展正电子的发现引发了许多相关研究领域的探索。
其中,粒子物理学是最直接的受益者之一。
粒子物理学致力于研究物质的基本构成和相互作用,通过加速器实验等手段,科学家们进一步研究了正电子与其他粒子的相互作用,揭示了更多关于基本粒子的特性和规律。
此外,正电子的应用也得到了广泛发展。
利用正电子湮灭技术,科学家们在材料科学、医学等领域取得了重要进展。
正电子湮灭技术可以用于研究材料的缺陷结构、表面性质等,对材料的研究和改良具有重要意义。
研究生学位课程论文论文题目:基本粒子的发展基本粒子的发展摘要:本文通过对电子、光子、质子、中子、正电子、中微子的发现和强子夸克模型的介绍,阐述了粒子物理的一些基本知识。
关键词:基本粒子、电子、中微子、夸克引言:不久前刚选完导师,我的导师是高策教授。
第一次见面,高老师询问了我的专业背景和兴趣后,给了我一些指导,希望我了解一下弦论和场论方面的相关理论。
于是,自己接触到了一些以前没有关注过的知识〔粒子物理学〕。
刚好正值期末,自然辩证法要交期末论文,题目自拟,所以想总结一下基本粒子的发展。
这样既可以完成学科作业,又能把近来看过的东西做一个简单总结,同时自己还抱着写一篇通俗的粒子物理方面的科普文章,希望能有一箭三雕之成效,但愿自己已经做到了。
揭露万物之本和世界之源是人类一直向往的研究目标。
早在公元前4世纪,古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)和留基伯(Leucippus)就提出物质由不可分的微小的基本粒子组成,及原子论。
两千多年来,人类对世界本原的探索研究说明,物质世界确实有其深层次的构造,但又远非两位先哲所想的那样简单。
“基本粒子”按其原意是构成世界万物的不能再分割的最小单元。
这其实只是一种历史概念,随着人类认识的不断深化,这种概念本身也在不断演变。
最初,留基伯和德谟克利特提出的原子就是指构成世界万物的终极单元。
但时至今日,已经没有人认为原子不能再分割了。
“最小单元”这个概念一次又一次地被迫转移到下一层次,于是“基本粒子”一词也就应运而生了。
当然本文所用“基本粒子”一词并非说它永远不能再分割,而是说直到当时还未进一步被分割的物质单元,尽管已有种种迹象说明它仍然有其更深的结构。
为了表达方便,本文有时把“基本粒子”简称为“粒子”。
接下来,我就从人类认识粒子的顺序来大致介绍人类对世界认识的不断深入。
一、人类认识的第一个基本粒子:电子1897年,汤姆逊发现了电子,这是人类认识的第一个基本粒子,他因此而获得了1906年的诺贝尔物理奖。
正电子湮没技术基本原理2.1前言在20世纪30年代发现了正电子,40年代起人们把它应用于固体物理研究,60年代末又将它广泛应用于材料科学,80年代又把它应用于表层和表面研究。
正电子湮没谱学实验技术主要有三种:多普勒能谱、寿命谱和角关联(其装置分别简称为多普勒仪、寿命谱仪和角关联装置)。
PAT之所以能得到迅速的发展是由于它具有许多独特的优点:(1)PAT研究是样品中原子尺度缺陷,这些缺少原子的缺陷在X衍射、电镜中研究颇为困难。
(2)PAT对样品的温度几乎是没有限制,如可以跨越材料的熔点或凝固点,而信息又是通过贯穿能力很强的γ射线携带出来的,因此易于对样品作高低温的动态原位测量,即一面升降温一面测量,或在测量时施加电场、真空、磁场、高气压等特殊环境。
(3)它对样品材料种类没有什么限制,可以是固、液或气,可以是金属、半导体、高分子或绝缘体,可以是多、单晶、液晶或非晶等,总而言之,凡是与材料电子密度及电子的动量有关的问题,理论上都可用PAT来研究。
(4)室温测量下的PAT的制样方法简便易行,仪器也不太复杂,使它容易得到推广。
2.2正电子和正电子湮没2.2.1物理量上表列出了正电子与电子的一些物理属性。
2.2.2正电子湮没正电子遇到物质中的电子时会发生湮没,这时正电子、电子的质量全都转变为γ光子的能量,湮没时主要发射2个γ光子,称为2γ湮没或双光子湮没。
对于实验室,用的最多是放射性同位素源,而其中最广泛使用的是Na 22,Na 22相对于其他正电子源有几个优点:①其半衰期长达2.6a ;②正电子产率高达90%;③在发射正电子的同时,还会伴随发射一个能量约为1.28MeV 的γ光子。
它的衰变方程为:ν++→+*+e Ne Na 2222 (1) )28.1(2222MeV Ne Ne γ+→* (2) 第(1)个方程衰变后的几个皮秒内,第(2)方程便衰变了。
一般从放射源发射出的正电子能量大约在几百千电子伏特到几兆电子伏特之间,正电子进入物质后,大约在s 1210-量级内动量降至kT 量级(室温下约为0.025eV )。