物理人教版三年级选修5 19-8 粒子和宇宙.ppt

美丽的宇宙——是啥东西？  从何而来？ 向何处去？ 恒星的演化 宇宙尘埃——汇集成星云——产生内核（具有引力） ——体积重量变大——恒星内氢燃料慢慢变少—— 产生铁元素——内核坍缩——变为超新星——爆炸 ——变为白矮星（大质量和超大质量恒星变为黑洞） ——维持5到30亿年——爆炸消失 粒子物理和宇宙学殊途同归 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史： 大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。 →10-43秒 宇宙从量子背景出现。 →10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 →10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。 →0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。 →0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。 →1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。 →13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。 →35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。 →30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。 早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。 1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。 根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。 大爆炸宇宙论 19.8 粒子和宇宙 同学们，新课结束了 恒星的演化 宇宙尘埃——汇集成星云——产生内核（具有引力） ——体积重量变大——恒星内氢燃料慢慢变少—— 产生铁元素——内核坍缩——变为超新星——爆炸 ——变为白矮星（大质量和超大质量恒星变为黑洞） ——维持5到30亿年——爆炸消失 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史： 大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。 →10-43秒 宇宙从量子背景出现。 →10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 →10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。 →0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。 →0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。 →1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。 →13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。 →35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。 →30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。 恒星的演化 宇宙尘埃——汇集成星云——产生内核（具有引力） ——体积重量变大——恒星内氢燃料慢慢变少—— 产生铁元素——内核坍缩——变为超新星——爆炸 ——变为白矮星（大质量和超大质量恒星变为黑洞） ——维持5到30亿年——爆炸消失 道尔顿 （原子） 汤姆逊 （电子） 卢瑟福（质子） 查德威克（中子） 盖尔曼 （夸克） 发现微粒的科学家 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在 1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。 欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器 粒子的分类 1. 按自旋分类 2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s） 4. 按相互作用分类(＋ —— 参与) 正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。 光子 自旋为1，是玻色子 3. 正粒子、反粒子 轻子（共12种） 中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。 说明 强子分类