粒子物理的历史发展.ppt

1895-1897的三大发现，使物理学发生了深刻的变化： 电子的发现否定了原子是最小物质结构单元的说法 过去以为除可见光外的电磁波只有无线电波、红外线和紫外线，现在却有了波长更短的X射线和γ射线。 过去以为原子是不可变的，自从发现放射性后，认识到原子是可变的。 三大发现打开了微观世界的窗户，把物理学从十九世纪的经典物理学阶段推进到二十世纪的现代物理学阶段。 1 、汤姆逊葡萄干面包模型 - - - - - - 1903年，汤姆孙提出原子结构模型：原子里面带正电的部分均匀地分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在带正电的球体之中。带正电的球体与带负电的电子二者电量相等，故原子不显电性。 原子结构模型的发展 2、卢瑟福的核式模型 卢瑟福1871年8月13日出生在新西兰，1894年大学毕业，1895年到英国剑桥大学学习，成为J.J.汤姆逊的研究生。1908年卢瑟福荣获诺贝尔化学奖，同年在曼切斯特大学任教，继续指导他的学生进行?粒子散射的实验研究。 关键性的发现--卢瑟福实验 1911年英国科学家卢瑟福发现?粒子穿过物质薄层被散射时，存在着大角度散射的事例． 说明原子中的正电荷是集中在一个很小的区域(直径10-12 cm)之中。 + - ?粒子散射 1 / 8000被反射，大部分透过 ?粒子束射向金箔： 文科物理 原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小一部分空间，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳转动一样。 原子的核式模型： 1911年卢瑟福提出原子的“有核结构模型” 原子核是否有结构？ 因为它看起來很小、结实而又密集，所以科学家最初认为原子核就是基本元素。 1919年卢瑟福使用放射性元素的 ? 射线轰击靶核的方法，第一次获得了原子核的人工裂变，在氮核中打出最简单的原子核——氢核(即质子)． 这说明原子核还是复合系统． 一种流行的看法：原子核是由质子和电子组成的！ 核物理发展的转折点-1932 在1929年,美国物理学家米利肯写道: 所有的原子都是由一定数量带正电的和带负电的电子组成。所有的化学力都是由于正、负电子之间的吸引引起的。所有的弹力都是由于电子之间的吸引和排斥。一句话，从本质上看，物质的本身是电性的。 1932年查德威克(J．Chadwick)在人工核裂变实验中发现了中子，中子的质量与质子相同，但不带电． ?物理学的研究方法 ?物理学是一门理论与实验高度结合的精确科学，其研究方法可以概括为： 修改理论 提出命题 推测答案 理论预言 实验检验 应 用 物理上的直觉、想象力、洞察力也常常产生重大突破和发现 卢瑟福用alpha粒子轰击靶核发现大角度偏转，建立原子核的概念。 E. Rutherford 卢瑟福更重视对年轻人的培养。在他的学生中有12位获得了诺贝尔奖，其中包括玻尔、查德威克(1932年查德威克发现了中子)等。 英国剑桥大学卡文迪什（Cavendish）实验室 一个深夜，担任英国剑桥大学卡文迪许实验室主任的卢瑟福，披着外衣来检查实验室，发现一位学生还在做实验。 卢瑟福就问他：“你上午干什么了？” 学生回答：“在做实验。” 卢瑟福又问：“那你下午做什么了？” 学生回答：“做实验。” 卢瑟福提高嗓门问：“那你晚上又做什么呢？” 学生挺直了胸脯回答：“我还在做实验。” 卢瑟福对他说：“你整天做实验，还有什么时间用于思考呢？” E. Rutherford 103 kilo 千 106 mega 兆 109 giga 吉 1012 tera 太 10－3 milli 毫 10－6 micro 微 10－9 nano 纳 10－12 pico 皮 10－15 femto 飞 原子的尺度～1 埃＝ 10－10m 核子（质子、中子）的半径～1 fm= 10－15m 原子核的半径＝1.16A1/3 fm 原子与原子核的尺度 安联体育场 （德国，慕尼黑） 1m 10-20 10-15 10-10 10-5 1015 105 1010 1025 1020 W++ 粒子 介观 宏观 宇观 天体物理 粒子物理 两大尖端紧密衔接 山 太阳系 地球 星系团 星系 原子 原子核 DNA 人 微观 粒子物理发展中，我国部分科学家的贡献 1930年，赵忠尧教授在美国CIT实验室发现硬?射线通过重物质时产生反常吸收和特殊辐射（这实际是正负电子对的产生和湮灭现象），他的同事Anderson为弄清楚这种现象，利用云室观察到了正电子。（正电子发现的前导） 1935年，日本的汤川秀树（H.Yukawa）假设核子之间通过交换介子来产生核力（强相互作用），并且预言该介子的质量在20