山东师范大学物理与电子科学学院.pptVIP

一 人工核反应的实现及质子的发现（略） 二 中子的发现（略） 三 人工放射性的发现（略） 四 慢中子效应和核裂变的发现（略） 五 正电子的发现（略） 六 中微子的发现（略） 七 介子理论的建立（略） 八 奇异粒子的研究（略） 九 粒子的分类 十 强子结构和夸克理论;九 基本粒子的分类 现在公认的科学分类方法是按粒子参与相互作用的类型来分。粒子共参与四种相互作用：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。 ①轻子：主要参与弱作用，带电的轻子也参与电磁作用，自旋都是1/2，所以是费米子；轻子必定以粒子与反粒子对的形式生成湮灭。电子等6种是轻子，加上它们的反粒子，轻子共12种。 ②强子：直接参与强相互作用的粒子统称为强子，强子也参与弱作用，带电强子也参与电磁相互作用。强子又分为介子和重子两类：自旋为整数或零??称为介子，如π、K、Η等；自旋为半整数的称为重子，如p、n、Σ、Λ、Ξ等； ③规范玻色子：是传递各种相互作用的中介者，它们是传递电磁作用的光子；传递弱作用的W±、Z0，传递强作用的胶子。胶子至今未发现。规范玻色子都是玻色子。;十 强子结构 1964年盖尔曼提出强子结构的“夸克”模型：他认为夸克是自然界中更基本的组成粒子，所有强子都是由三种夸克（上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s) ）和它们的反粒子组成。 夸克性质：①夸克必须是费米子。 ②夸克具有分数电荷。 ③夸克带有色荷：红色(R)、黄色(Y)、绿色(G)。 这些色荷决定夸克参与强相互作用的强弱程度。 标准模型： 中子由2个下夸克和1个上夸克构成，写作(udd)；质子则由2上夸克和1下夸克构成，记为(uud)。在强子内部，夸克通过胶子传递强相互作用。胶子带有色荷，彼此有相互作用，可以形成胶子-胶子束缚态（即胶球）。;夸克囚禁 核子在原子核内是通过核力约束的，而核力对核子的约束是有限的，在外界作用下，如放射性元素，核子脱离原子核并不是非常困难。 夸克在强子内的约束力是“色力”，但色力却使夸克不可跨越。从实验情况看，人们从未发现单个自由的夸克，只有2个或3个夸克的集合体才能处于自由状态。通常情况下，夸克总是被约束在质子和中子内部。夸克要冲破色力的束缚成为自由夸克几乎是不可能的。这种现象称作“夸克囚禁”。 但粒子加速器上的实验，却显示质子中的夸克粒子间，好像并没有相互作用力。 “弦”模型： 1968年，意大利的维尼基亚诺(Vineziano)找到了一个与量子场论无关的函数。用这个函数描述粒子的性质，粒子将等效成一根一维弦。; “渐近自由”理论： 1973年，正在普林斯顿大学攻读博士学位的维尔切克和其导师格罗斯共同发表了一篇论文，提出强作用理论中的“渐近自由”理论。同年，正在哈佛大学攻读博士学位的波利策也独立发表的一篇论文，提出了同样的理论。 “渐近自由”理论，用数学模型解释了夸克的上述神秘行为。理论认为，强作用力会随夸克彼此间距离的增加而增大，因此没有夸克可以从原子核中向外迁移获得真正的自由。这些夸克会永久地被结合在一起，因此不可能找到单个的夸克。同样根据“渐近自由”理论，强作用力会随夸克间距离变小而减弱，这就意味着约束在质子等内部的夸克，在彼此距离足够小时，将近乎自由地进行运动。 这个发现导致了“量子色动力学”(QCD)的诞生，这是一个关于强相互作用的理论。; 美国加州理工学院的许瓦兹(J.G.Schwarz)和舍科(Sherk)。从1979年起，共同致力于弦理论研究。在这个“弦”模型中，介子中的正反夸克就象系于一根“弦”的两端。重子中的三个夸克则由三个“弦”连系着。这样，夸克间的距离越远，弦的张力就越大，即色力随着距离的增大而增大，因此夸克不可能挣脱“弦”的作用而变为“自由夸克”。夸克只能在“弦”的控制下，在距离较近时，获得“渐进自由”。 弦有开弦和闭弦两种，弦的线度为普朗克长度。单弦的每一振动模式，都对应一种粒子，粒子间的基本相互作用就是弦的分裂和接合。