《粒子物理学基础.ppt

二十世纪的主要成就 相对论与时空观念 狭义相对论,高速运动粒子 广义相对论,引力理论，宇宙学 量子力学 波粒二象性,微观粒子 量子场论 描述物理世界的基本语言 标准模型 物质的基本组成和基本相互作用 对称性决定相互作用 电磁相互作用：U(1)规范对称性 弱电相互作用：SU(2)?U(1)规范对称性 强相互作用：SU(3)规范对称性 引力相互作用：局域 Lorentz 对称性 规范粒子质量:对称性自发破缺 费米子质量:Yukawa 耦合 一种参数化,新的物理 时间，空间 点粒子：位置，速度，加速度 牛顿定律 惯性 作用与反作用 狭义相对论 相对性原理 光速不变 Lorentz变换与原时:时空对称性 相对论动力学 量子力学 量子力学基本原理 States of the system Relation of commutation Hermitian operators Schrodinger equation Principle of identity Principle of measurement 基本相互作用 原子核内，质子与质子之间有很强的库仑排斥力，那么是如何维持原子核的稳定性的呢？ 要维持原子核的稳定性，核子间必定存在相互吸引的强大的核力：强作用力 作用范围要小，导致原子结构的不稳定 引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用──弱作用力 四种基本相互作用力 对象 强度 范围 交换粒子 电磁力 带电粒子间 10-2 ∞ γ(光子) 引力 万物 10-40 ∞ G (引力子) 强力 强子 1 10-15米 g (胶子) 弱力 有轻子参与 10-5 10-18米 w±,z0 量子场论 描述物理世界的基本语言 量子力学 狭义相对论 量子电动力学 电子与光子构成简单系统 规范对称性与电磁相互作用 Feynman规则 Lamb 效应 电子反常磁矩 Compton 散射 世界到底由什么构成？ 中国古代有元气说，和阴阳五行说 在古希腊有原子说即由一种不能再分的 最小基本单元“原子”构成 亚里士多德却认为物质是连续的。 正如中国《庄子、天下篇》所言“一尺之棰，日取其半，万世不竭” 19世纪未的三大发现 1895年伦琴（W.C.R?ntgen）发现X射线 1896年贝克勒尔(H.Becquerel)发现放射性 1897年汤姆逊(J.J.Thomson)发现电子 他们三人也因此分别获得了1901年、1903年和1906年的诺贝尔物理学奖。 电子的发现对物理学的影响非常深远 物理学对象从宏观转入到了微观领域 原子的有核结构 1911年汤姆逊的学生卢瑟福确立了原子的有核结构 1913年卢瑟福的学生丹麦物理学家玻尔建立了量子的原子结构模型 1919提出了原子核内存在中子的设想 1932年查德威克确认了中子n的存在 物质的层次结构 基本粒子的性质 质子和中子的大小约为1个费米 质子的质量为938.3MeV，中子为939.6MeV, 电子为0.511MeV 质子和中子称为重子, 电子称为轻子 质子的寿命长于亿亿亿亿年,自由中子的寿命却只有877秒，中子会衰变成质子、电子和一个新粒子——反中微子. 这是否预示着质子、中子内部还有结构？ 众多的新粒子 1931年狄拉克预言：存在着反电子 1932年安德逊发现了正电子，并因此获得了1936年的诺贝尔物理学奖 更多的粒子被发现 夸克（Quark）模型 轻子 (电荷) 夸克 (电荷) 强子态深度非弹性散射 量子色动力学（QCD） 渐近自由与夸克禁闭 弱电统一理论 1896年贝克勒尔(H.Becquerel)发现放射性 1931年Pauli提出中微子 1933年Fermi理论 1956年宇称不守恒（Lee－Yang－Wu) 1958年V－A理论 1963年Cabibbo理论 1967年Weinberg理论 1971年’t Hooft－Veltman证明 1972年GIM机制 End of the Fifth Lecture Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. C