基本粒子的对称性、内部结构和相互作用

引言物质结构问题一直是物理学的一个中心问题。十九世纪的原子的发现,使人们对于物质的微观结构的认识跨进了一大步。以放射性物质的发现为先导的近代物理的发展,又进一步揭示出原子的内部结构。按照近代物理所揭示的图象,所有原子都是由原子核和围绕着原子核运动的电子组成的,而各种原子核又是由不同数量的质子和中子相互结合而成的。人们称质子、中子和电子等为“基本粒子”或“原始粒子”,认为这些粒子是组成所有物质的最原始的单元。近年来,人们利用高能加速器,产生了各种类型的基本粒子,数目达到五、六十种以上,并且可以按照类似于原子周期表的方式     

生活在物质世界多幸运

世界是物质的 勿庸置疑,我们能够感知的世界是由物质组成.即世界上的万物,从大的星系、星云、太阳、行星,到小的陨石、树木、动物及微生物,均由物质组成.物质则是由分子组成,分子由原子组成,原子内部有原子核与电子,原子核是由中子与质子组成.现在人类发现的最基本物质结构是夸克,即所有物质最终都是由夸克和轻子组成.     

物理学中11个最大未解问题

(续上期 )在超高温度和密度下 ,物质存在新的状态吗 ?在极端能量条件下 ,物质要经历一系列的变化 ,原子会分裂成它们的最小组成单元。这些组成单元是被称为夸克和轻子的基本粒子。就我们所知 ,这些基本粒子不会再分裂成更小的部分了。夸克非常喜好群居 ,人们从未看到过单个的夸克。相反 ,它们会与其他夸克结合形成质子和中子 (每个质子由三个夸克组成 )。进一步 ,它们会与轻子 (比如电子 )结合形成整个原子。例如 ,氢原子就是由一个质子和一个绕着它运动的电子组成的。接下来 ,原子会与其他原子结合形成分子 ,比如Ｈ2 Ｏ (水分子 )。随着温…     

反物质之谜

1897年,汤母生通过研究阴极射线测出了电子的荷质比;1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核产生了氧原子并发现了质子;1932年,查德威克从α粒子轰击,铍的核实验中发现了中子。这样,我们对自己所处的物质世界有了一个基本了解:不带电的中子和带正电荷的质子组成了原子核,带负电的核外电子绕核旋转,原子核和核外电子组成原子;原子再组合形成各种分子,各种性质不同的物质分子形成了美妙和谐的物质世界。     

探索中的五夸克粒子及其在原子核中的束缚态

多少世纪来，人们一直在为探索物质的基本组成而不懈努力着，从最原始的哲学意义上的“原子”到有一定科学依据的分子、原子，从质子和中子的发现到夸克和轻子的探测，等等。随着探索方法和实验手段的空前发展，随时都可能有惊人的新发现。例如，质子和中子再也不像以前人们认为的那样是不可分的点粒子，在高能电子与核子散射实验过程中，已明显地“看到”了核子的内部结构：组成它们的是夸克，由胶子传递的强相互作用把夸克“粘结”在一起。     

质子的奥秘

人类利用原子能已有半个世纪的历史了。原子核中包藏着质子和中子,也是任何一个初中生都了解的知识。质子有多大?约10~(-15)m。它是如此微小,长期以来人们把它看成是一种像电子那样的、不可分的基本粒子。直到1964年,美国科学家盖尔曼提出夸克模型,认为质子是由3个夸克所组成。这是人类对自然界认识的又一个突破。5年后,美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)的科学家,利用其3公里长的加速器所发出的高能电子,轰击质子靶,结果有一个意外的发现:若把质子比作一个微球,那么现在他们看到,质子的电荷并非均匀地,而是成块状地分布在这个球体上,     

重介子

一核型原子:中子、质子和电子我们现在所知道的物质的原子的结构是由盧瑟福和他的同事所发现的,这是我们人类创造性的想像力的伟大成就之一。根据这种原子结构的说法,一切原子都是由一个中央原子核及其周围的负电子所构成的;我们可以用一百种左右的化学元素来解释我们所知道的各种不同形式的物质,这些化学元素根据原子核的正电荷和其周围的相适应的电子数而各不相同。     

DNA——世界上最美丽的分子

一切生命都是靠“细胞”来维持的 地球上存在的物质,如果细分一下,就一定能追寻到“原子”这一基本单位。原子的数量和种类、连接方法是每种物质所特有的。原子能分成“质子”、“中子”、“电子”一类的微小粒子。这些粒子的数量和运动由各个原子的物理性质所决定。 同样,如果把生物体细分一下,     

粒子物理现状和前景(上)

构成微观世界的基本组分和基本力 在20世纪早期，就已经确立了所有物质都是由基本组份——原子组成的理论。直到今天，物理学研究还保持追寻物质基本单元的观念。然而，关于构成物质的基本组份的认识，这100年间在不断发展。原子一开始它自己就成了它不是基本组份的证据，而更像是具有亚结构的物体：它们是由很小的原子核和围绕它的电子壳组成的(日益强大的粒子加速器使我们能更详     

稳定核素分布的整数律

一、新的原子核图原子核都由一定数目的质子和中子(统称为核子)组成。在以质子数Z、中子数N或质子数Z、核子数A为坐标的原子核分布图中,核素稳定区呈窄长条形,稳定线是一条斜度渐增的折线。这种图常需分幅绘制,使用不太方     

中国高能物理实验在世界的地位

高能物理实验是粒子物理实验在今天的名字。人类科学研究的三大任务是：物质结构、天体演化和生命起源。基本粒子实验的研究对象是物质结构，是用实验来回答物质的基本组分及其相互作用。以前，人们普遍认为，一切物质都是由质子、中子和电子构成的，在那时，质子、中子和电子被认为是“没有结构的”和“不     

π介子与原子核

原子核是由什么组成的?也许读过中学物理的人都能回答。那末,你是否对“原子核是由质子和中子组成的”这种答案的精确性产生过怀疑呢?为了说明这个问题,让我们简单回顾一下原子核组成的认识过程。历史的回顾1911年,物理学家卢瑟福在α散射的实验中发现了带正电的原子核的存在.1917年,他又在α与氦核的碰撞实验中发现了质子。当时人们已经知道了质子     

物理学家重审原子核结构

原子核由什么构成?当然是由质子和中子,老师就是这么教的,难道不对吗?最近几个月来,越来越多的人认识到,我们关于原子核内含的基本假设可能需要修正。原子核可能含有广延范围比一个质子或中子大的密集体。它们还可能包含着“夸克-胶子-等离子体”的小区域,这是一种被认为在宇宙历史的最初几分之一秒内占主导的物质形式。     

原子核的分子现象

为了了解原子核的结构和性质,长期以来人们用电子、质子、中子和α粒子(氦原子核)等轻粒子去轰击各种原子核,通过对观测数据的分析逐渐认识到,许多原子核的结构类似于原子的球形壳层结构(核壳层模型),而另一些原子核的结构则具有明显的整体形变(核集体模型),近年来,由于重离子加速器在技术     

核质问题的进展

所谓核质是指中子和质子组合成的相当于原子核内的物质的物质。平常假定核质内中子数与质子数相等,它的密度是一般原子核的中心部分的密度,核子间的互作用不算库伦力,而且想象它可以扩展到无穷大。     

清晰地看看原子核……

核物理学起始于原子核的发现。近80年以前,恩斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)和他的同事在曼彻斯特大学发现,原子的所有质量几乎都集中在小小的中心核上。以后几年,实验显示了原子核含有带正电荷的质子,以及电中性的中子。有关质子和中子在原子核中如何排列的基本问题,至今还没有答案,也不存在能够描述所有种类原子核的唯一的理论。在过去的50年中,物理学家提出了描述原子核结     

高能加速器和对撞机

人类在征服自然的进程中向着两极进军。一方面是探索辽阔无边的宇宙空间,另一方面是穷究物质最细微的组分。关于后一方面的研究,以二十世纪初发现原子的结构作为开端。实验证实了原子核的存在,后来知道,原子核是由总称为核子的质子和中子所组成。进一步的工作就是了解核子本身的结构和核子间相互作用的力场。在观察金属和生物细胞的结构时,我们需要用光学显微镜或电子显微镜。它们最后的分辨本领取决     

辐射生物物理

生命的起源和物种的进化都与辐射密切相关。自然界的辐射可分两大类:电磁辐射和微粒辐射,前者以电场和磁场交变振荡的方式在空间和物质中传递能量,它们是无线电波、微波、紫外线、可见光、红外线、X射线和γ射线,从量子论的角度看,它们都属于“光子”。后者指高速运动的基本粒子或由它们组成的原子核,如电子、介子、质子、中子和各种重带     

奇特的强子X(3872)及其质量精确测量的新方法

<正>质子和中子通过强相互作用束缚到一起形成各种各样的原子核,再通过电磁相互作用与电子一起形成原子,从而构成了宇宙中的可见物质.强相互作用的基本理论是于20世纪70年代建立起来的量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD).在QCD中,参与强相互作用的基本粒子是夸克和胶子.与质子和电子分别带正负电荷类似,夸克带有3种不同的色荷;与传递电磁力的光子不带电荷不同,在夸克间传递强相互作用的胶子具有8种色荷,从     

核子力的探讨

一引言在原子物理举的发展中,当我们搞清楚原子为核及电子构成的时候,同时也就搞清楚了其间的相互作用主要的就是电荷间的库伦力。因此理论工作只是去寻求原子中电子运动的规律,以说明原子的构造、性质和变化。这任务的圆满的解决便是量子力学的成功的发展。但在原子核物理学的发展中,当我们搞清楚核为质子和中子构成时,我们对其间的相互作用只有些定性的了解。现在质子或中子统称为核子。在原子核里核子紧密地结合在一起,因此其间的作用是一种力程甚短而强度较大的一种新的作用,简称为核子力。