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第十五章 原子核物理和粒子物理简介;§15-1 原子核的基本性质;; 质量数A和电荷数Z是原子核的特征物理量。若用X表示化学元素符号，则原子核表示为 ;二、 原子核的大小和形状;一般椭球的长轴与短轴之比不超过5/4，与球体偏离不大，可把这些原子近似地看作球体。;各种原子核应有基本相同的核子密度和核物质密度;例15-1 计算原子核物质密度。; 1919年，卢瑟福用? 粒子轰击氮核，结果产生一个氧核和一个氢核。断定氢核是构成其他原子核的带电的基本粒子，并定名为质子，用符号p表示。质子的质量为 ; 中子在原子核中是构成核的稳定粒子，但在核外并不稳定，一个核外的自由中子的平均寿命约为15分钟，; 是什么力使质子与质子，质子与中子，中子与中子紧紧地束缚在一起？是电磁力？是万有引力？; 核力是一种交换力，核子间的相互作用是一个核子放出一个?介子（质量是电子的270倍），然后被另一个核子吸收而形成的。;质子与质子间和中子与中子间的相互作用示意图;中子与质子间的相互作用;五、核子和核的自旋与磁矩;质子的磁矩：;六、核磁共振; 氢核在外磁场中的能级;如果再加上一高频电磁波（100 MHz的量级） ，其频率满足 时，质子将吸收电磁波的能量，在两能态间发生共振跃迁，称为核磁共振（nuclear magnetic resonance， NMR）。;乙醇（C2H5OH)核磁共振谱;§15-2 原子核的结合能 裂变和聚变;如：氘核 EB=2.23 eV; 最轻核和最重核的比结合能较小； 大多数中等质量核的比结合能较大，且近似相等(都在8 MeV左右)。这说明中等质量的核最稳定。; 因此，要利用原子核的结合能，实际可取的方法是使重核裂变或轻核聚变。;二、重核的裂变;裂变的产物分布曲线;又如：;; 两个质量较小的原子核（轻核）在一定条件上聚合为质量较大的原子核的过程。; 利用氘、氚（氢的同位素）等轻原子核的聚变制成的核武器称为氢弹。;用什么容器来盛装上亿摄氏度的等离子体？ ;1967年6月17日，我国成功地进行了第一颗氢弹爆炸试验。 ;“人造太阳”EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak，意为“实验先进超导托卡马克”)在2006年9月28日成功进行放电实验。这是世界首个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。 ;§15-3 原子核的放射性衰变;(1) 原子核的衰变服从一定的统计规律：;放射性原子核的指数衰变规律;半衰期（half life period）T1/2：放射性同位素衰变其原子核数的一半所需的时间。;二、放射性强度;? 粒子受到的势垒远高于衰变时产生的? 粒子的动能 ，必须按量子力学的势垒贯穿理论才能解释? 衰变，这是量子力学用于核内的首次成功的尝试。;?-衰变：; 当原子核发生?、?衰变时，往往衰变到另一原子核的激发态。处于激发态的原子核不稳定，要向低能态跃迁，放出? 光子，称为? 衰变。;四、放射性同位素的应用;2. 射线的应用 ;§15-4 粒子物理简介; 反粒子和正粒子有相同的质量、自旋、寿命，电荷等值反号，磁矩方向相反。从理论上说，还应该有这些反粒子组成的反原子核、反原子、反物质、反星体等。;; 重子的质量大于质子质量，自旋为3/2（除?超子外），是费米子。;三、 粒子的相互作用和守恒定律;; 此外还有其他的守恒定律，例如宇称守恒定律、同位旋守恒定律、轻子数和重子数守恒等。; 实验证明，除轻子还未发现有任何结构外，核子、超子、介子即所有的强子都还有内部结构。;盖尔曼; 夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组成。;夸克;夸克模型和三代轻子; 哈勃常量是时间的函数，到 1995 年为止必威体育精装版的H0是 (69±8) km/(s·Mpc) 。 ; 哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。;二、大爆炸宇宙模型 ; 1965年，彭齐亚斯和威尔逊探测到了2.7K 的宇宙微