5.5“基本”粒子(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版2019选择性必修第三册）

第五章 原子核 5.5“基本”粒子 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 主讲人：点石成金 CONTENTS 01 发现新粒子 02 粒子的分类 03 典例分析 目录 2 图中显示的是质子对质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？彼此间有什么关系？ 新课导入 情景引入 直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。 原子 电子 质子 中子 原子核 电子云 + = 1.基本粒子 2.粒子 不同种类的新粒子 质子、中子有复杂结构 所以，从20世纪后半期起，就将"基本"二字去掉，统称为粒子。 发现各种微粒的科学家 道尔顿（原子） 汤姆逊（电子） 卢瑟福（质子） 查德威克（中子） 科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构 温故知新 01 发现新粒子 原子核 6 1、部分新粒子的实验发现年代 1932年发现了正电子 后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做超子。 1947年发现了K介子和 介子 1937年发现了 子 ⑴1931——1970年发现的新粒子 大型强子对撞机内部设备的一个局部 ⑵对撞机 1932年发明的粒子加速器，能使带电粒子加速到很高的能量。让这些高能粒子彼此对撞，就能产生更多的粒子，这种装置称为对撞机。 利用加速器和对撞机，人们发现了更多的粒子。 ⑶1971——2001年发现的新粒子 现在已经发现的粒子达到400多种 年份 发现的粒子 年份 发现的粒子 1931—1940 正电子、u子 1971—1980 τ子、胶子、J/Ψ介子 1941—1950 K介子、π介子 1981—1990 W 和Z玻色子 1951—1960 反质子电子中微子 1991—2000 τ子中微子 1961—1970 u子中微子 2000年至今 希格斯玻色子 ①研究宇宙线发现新的粒子 ②利用加速器发现新的粒子 2、反粒子 粒子的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，电荷等其他性质相反。 例如： 由反粒子构成的物质叫反物质 反粒子（反物质）最显著的特点是当它们与相应的正粒子（物质）相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子。 质子和反质子等 电子和正电子 威尔逊云室里正电子“轨迹” 物理实验研究中，发现了很多反粒子 02 粒子的分类 原子核 11 1、强子：参与强相互作用的粒子。 2、轻子：不参与强相互作用的粒子。 电子 电子中微子 μ子 μ子中微子 τ子和τ子中微子 ⑵每种轻子都有对应的反粒子 轻子（6 种） ⑶τ子的质量比核子的质量还大 根据相互作用的性质分类 ⑴没有发现轻子的内部结构 质子 中子 3、规范玻色子：传递各种相互作用的粒子。 光子 中间玻色子（W和Z玻色子） 胶子 传递弱相互作用 4、希格斯玻色子：希格斯场的量子激发。 传递电磁相互作用 传递强相互作用 希格斯玻色子别称上帝粒子，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。 2012年7月4日科学家宣布发现了一个新粒子，与希格斯玻色子特征有吻合之处。 这种玻色子是物质的质量之源，是电子核夸克等形成质量的基础，其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性，进而形成质量，构筑成大千世界。 现在已经发现的粒子达400多种。它们大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别。 特点 粒子 强子 参与强相互作用 质子和中子 轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、u子、u子中微子、τ子、τ子中微子 规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子、胶子 希格玻色子 希格斯场的量子激发 拓展学习 夸克与粒子物理标注模型 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。 下夸克d 上夸克u 奇夸克s 粲夸克c 底夸克b 顶夸克t 介子（夸克和反夸克组成） 质子 中子 重子（三个夸克组成） 每种夸克都有对应的反夸克 1、夸克模型 拓展学习 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 夸克的“禁闭”： 夸克不能以自由的状态单个出现 在夸克模型的基础上，科学家们发展出了描述强相互作用的系统理论——量子色动力学。 以量子色动力学和电弱统一理论为核心，人们已经完成了一整套关于粒子的理论，称为粒子物理标准模型。 2、夸克模型的意义 拓展学习 3、粒子物理标准模型 标准模型和大量实验吻合得很好，取得了很大的成功。在标准模型中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子