近代物理学 第二课-物质的微观结构.ppt

4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 Higgs玻色子 从实验上讲， 虽然标准模型没有对 Higgs 粒子的质量作出直接预言， 但标准模型本身的成功， 尤其是基于 Higgs 机制对 W± 和 Z0 粒子的高精度的质量预言给 Higgs 机制提供了很强的间接支持。 由于 Higgs 粒子对高能物理中的许多反应过程有贡献， 且这种贡献与 Higgs 质量有关， 随着实验精度的提高， Higgs 粒子的有哪些信誉好的足球投注网站范围正变得越来越窄。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 Higgs玻色子 2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室必威体育精装版数据接近证明被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。 2013年3月14日，欧洲核子研究组织(European Organisation for Nuclear Research)发布新闻稿表示，先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。 2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖。 标准模型的成功不是最后的答案 虽然标准模型已经取得了很大的成功，但还可能存在尚未预言出的新粒子。 电荷宇称不守恒的测量给与了标准模型又一实验支持，即使如此，宇称不守恒仍无法对过量物质的存在给出有力的解释。 除此之外，还不断有新的实验事实对标准模型形成挑战。 因此，标准模型能否成为真正的统一理论，还有待于科学的进一步发展。 * * * * * * * * * * * 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 1.原子的认知 直到公元19世纪，原子才由化学键和物理学家重新给以较为精确的表述。并得到了越来越多的证明。19世纪初，法国的普鲁斯托和英国的道尔顿相继发现了元素形成化合物遵循的一些定量定律，如化合物分子的定比定律，倍比定律。 1807年，道尔顿提出近代原子学说，指出如果一种元素是由相同质量的微粒-原子组成，原子是不可分割的最小单元，化合物是由各组成元素的原子按恒定的比例所构成的分子组成，则上述定律可以得到合理的解释。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 1802年，盖吕萨克发现气体化合时，各气体的体积成简比。 阿伏伽德罗：在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等。 对于以上定律，原子论均可以解释，因而获得了越来越多的支持。并且被逐步应用到压强、温度、比热能概念的解释中。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 1826年夏天，著名的植物学家罗伯特·布朗正在探讨花粉在植物受精过程中的功能。 布朗从一朵硕大的鲜花中，小心翼翼地取下花粉。为了不让花粉吹散，他把花粉浸泡在水中，然后放到显微镜下观察。显微镜下花粉分裂出的微粒中，有些是圆筒形的。布朗觉得这些圆筒形的微粒可能与植物受精有关，便注视着它们，以便弄清受精的秘密。 “咦！这些微粒怎么全在颤抖、运动？”布朗对这一现象迷惑不解。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 为了搞清这究竟是怎么一回事，布朗又将熟透的花粉囊中的花粉取出来，把它们浸泡在水中，放在显微镜下观察。这一次观察到的现象使他更为惊奇：比圆筒状微粒更小的圆形微粒，运动得更为剧烈！ 意外的发现使布朗把研究方向转向花粉微粒的奇异运动。 “其它微粒也能发生这种现象吗？”布朗产生了这样的疑问。 他把苔类的叶子弄碎，泡在水里，在显微镜下同样看到了微粒的运动。他又把可以取得的有机物都作为观察的对象，结果还是一样。这使布朗十分兴奋。 “有机物是这样，那无机物也不会例外吧？”布朗推想着。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 他把玻璃片弄碎，把一些岩石磨成细粉，又取来石墨等，将它们分别悬浮在水中，一一放在显微镜下观察，发现所有微粒在水中都在杂乱无章地运动着。 布朗的发现震动了科学界，微粒在水中的运动被称为“布朗运动”。布朗认为是微粒受到来自各方的液体分子的不平衡碰撞而引起的，清楚的显示出物质结构的不连续本质。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 1905年，爱因斯坦对布朗运动做了精确的理论分析，他从分子做无规则热运动出发，推出了半径一定的布朗微粒在一定时间间隔内沿水平方向位移的平均值与时间间隔成正比的理论。 1907年，法国人佩林对布朗微粒的运动作了定量的测量和研究。从实验上测定了比例系数，得到的结果与其他方法得到的数据相吻合。佩林所做的关于布朗运动的实验被认为给原子的确实存在做了最后的证明，佩林因此获得了1926年诺贝尔物理学奖。但事实上，他并没有直接观察到原子或分子的存在。 4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史 直到1982年，宾尼和罗雷尔根