第十一章原子核讲义.ppt

11.4 探测仪器的改善促进了核物理学的发展 威尔逊云室：云室是 C.T.R.威尔逊(CharlesThomsonReesWilson，1869—1959)在1911 年发明的。由于它能直接显示粒子运动的径迹，所以一经出现就成了研究核物理的重要工具。后来发展为汽泡室，在粒子物理学中继续发挥作用。 质谱仪精确测定同位素的质量：1910 年，阿斯通(E.W.Aston，1877—1945)开始协助汤姆生改进正射线的设备，并于1912 年投入使用，仪器的分辨率虽然不同，但质量数相差10％的抛物线已经可以分开。 §11.5 宇宙线和正电子的发现 赫斯发现宇宙射线 安德逊发现正电子 由于发现宇宙射线和正电子的功绩，赫斯和安德逊共享1936 年诺贝尔物理奖，而布拉开特因改进云室技术和由此作出有关核物理和宇宙射线的一系列新发现而获1948 年诺贝尔物理奖。 正电子的发现，对研究光与实物之间的转变有重要意义，使人们对“基本粒子”的认识有了一次质的飞跃。 §11.9 重核裂变的发现 图9-13 1934年费米小组自制的计数管 图9-14 1934年费米小组用过的电子计数装置 图9-15 1934年费米小组自制的中子源(管中密封的小管装有镭射气) 图9－16 罗马大学的实验小组合影。从左到右：达哥斯廷诺、西格雷、阿玛尔迪、拉塞第和费米。 图9－17 哈恩和迈特纳在做实验 图9-18 画家笔下的试验反应堆 图9-19 曼哈顿工程成员在运动场大门口合影（前排左起第一人是费米） 回旋加速器 图9-22 劳伦斯正在讲解同步加速器的原理 图9－23 第一台回旋加速器 图9－24 劳伦斯（右）和利文斯顿站在37英寸回旋加速器旁 图9－25 费米国立加速器实验室（FNAL）的主环 图9－26 欧洲核研究中心的质子同步加速器（SPS）平均直径2.2公里，跨越瑞士、法国两国国界 图9－27 BEPC的北京谱仪 图9－28 BEPC在1991年11月1日至1992年1月2日间进行的τ 轻子质量测量的数据结果，纠正了过去τ 轻子质量约7MeV实验偏差，并把精度提高了10倍。 图9－44 物质的标准模型 图 9－45 相互作用大统一的进程 LOGO LOGO LOGO LOGO §11.1 历史概述 §11.2 放射性的发现和研究 §11.3 人工核反应的初次实现 11.4 探测仪器的改善促进了核物理学的发展 §11.5 宇宙线和正电子的发现 §11.6 中子的发现 §11.7 加速器的发明与建造 §11.8 人工放射性的发现 §11.9 重核裂变的发现 §11.10 链式反应 §11.11 原子核模型理论 §11.12 β衰变的研究和中微子的发现 11.13 介子理论和μ子的发现 §11.14 强子结构和夸克理论 §11.15 奇异粒子的研究 §11.1 历史概述 原子核物理学起源于放射性的研究，是19 世纪末兴起的崭新课题。在这以前，人类对这个领域毫无所知。从事这项研究的物理学家，他们既没有史料可查，更没有理论可循，全靠自己用新创制的简陋仪器进行各种实验和观察，从中收集数据，总结经验，寻找规律，探索前进的方向，在原有的基础上不断开拓新的领域。原子核物理学的历史至今还不到一百年，但是发展很快。如果以1932 年中子等发现作为核物理学真正诞生的标志，则从1896 年发现放射性到1932 年之前，可以说是核物理学的前期。这30 多年中间，新发现层出不穷，大大丰富了微观世界的知识宝库，但是基本上还处于经验阶段；1933 年以后，原子核理论才逐渐形成，各种核模型提了出来，大量实验为“基本”粒子的性质提供依据。及至四、五十年代，核能的开发和利用，大大地促进了核物理学的进展，高能粒子的研究发展成粒子物理学。 §11.2 放射性的发现和研究 11.2.1 放射性的发现 1895 年底，伦琴将他的第一篇描述X 射线的论文，《初步通信：一种新射线》和一些用X 射线拍摄的照片分别寄送给各国知名学者。 这件事大大激励了在场的物理学家亨利·贝克勒尔，这种射线是怎样产生的？ §11.2 放射性的发现和研究 他在1896 年2 月24 日向法国科学院报告说：“我用两张厚黑纸??包了一张感光底片，纸非常厚，即使放在太阳光下晒一整天也不致使底片变色，我在黑纸上面放一层磷光物质，然后一起拿到太阳光下晒几小时。显影之后，我在底片上看到了磷光物质的黑影。??在磷光物质和黑纸之间夹一层玻璃，也作出了同样的实验。这样就排除了由于太阳光线的热从磷光物质发出某种蒸气而产生化学作用的可能性。所以从这些实验可作如下结论：所研究的磷光物质会发射一种辐射，能贯穿对光不透明的纸而使银盐还原。” §11.2 放射性的发现和研究 贝克勒尔所指的磷光物质就是铀盐。当时人