5.4 “基本粒子”与恒星演化 课件-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-5

第4节 “基本粒子”与恒星演化 道尔顿 （原子） 汤姆逊 （电子） 卢瑟福（质子） 查德威克（中子） 盖尔曼 （夸克） 发现各种微粒的科学家 光子 质子 基本粒子 质子、中子 正电子 μ子 K介子 π介子 粒子与各种相互作用 强子 轻子 媒介子 夸克 胶子 强子 轻子 核合成 光子 星云团 内能 恒星 各种热核反应 中心密度 白矮星 中子星 黑洞 宇宙——从何而来？ 大爆炸理论 (The Big Bang Theory) 宇宙从一个“奇点”爆炸产生 大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生 时间的零点 二、恒星演化 早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。 1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。 根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。 大爆炸宇宙论 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史： 大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。 大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。 大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下