核能利用放射性同位素考古.pptxVIP

核能利用放射性同位素考古; 1919年，E.卢瑟福任卡文迪许实验室主任时，用α粒子轰击氮原子核后射出的粒子，命名为proton质子，这个单词是由希腊文中的“第一”演化而来的。1918年他注意到在使用α粒子轰击氮气时他的闪烁探测器纪录到氢核的迹象。卢瑟福认识到这些氢核唯一可能的来源是氮原子，因此氮原子必须含有氢核。他因此建议原子序数为1的氢原子核是一个基本粒子。;1932年，卢瑟福的学生英国物理学家查德威克证实了在铀核中还放射一种类似γ射线，但贯穿力更强的辐射。它是由中性微粒组成的，从而中子发现了。;人们提出了核是由质子和中子组成的核模型。 在这种理论中，每种元素的原子序数即是其原子核中的质子的个数，而该元素的质量即是其核内质子与中子的质量和。 同样地，同位素的本质揭示：它们是核中的质子数相等，而中子数不等的一些原子，因此在周期表中位于同一位置。质子和中于除了所带电荷不同外，其他各方面都很相象。因此物理学家把它们统称为核子。; 20世纪对原子结构的研究揭示出原子是可变的、可分割的，原子由质子、中子、电子组成，而质子、中子则由更小的粒子组成。 基本粒子的性质不同而且能相互结合组成比较稳定的原子结构，原子之间能够通过交换一定的组分——如电子，而形成分子。所有这些过程都受着已知的力学和电磁定律的支配。 在现代原子论中，基本粒子可以转化为辐射，反之亦然。在组成更大的单元时，基本粒子也不一定保持自身不变。;一、“基本粒子”世界 ; 每种元素的原子序数是其原子核中的质子的个数 而该元素的质量即是其核内质子与中子的质量和。 同位素的本质：它们是核中的质子数相等，而中子数不等的一些原子，在周期表中位于同一位置。 质子和中子除了所带电荷不同外，其他各方面都很相象——统称为核子。;核力; 1937年，美国物理学家安德逊在宇宙线中发现了一种质量约为电子质量207倍的新粒子——μ，但事后发现它只有弱相互作用，并不能传递核力，所以不是介子。 1947年英国物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现了另一种粒子——π。它与核子有很强的作用，它才是汤川所??言的介子，它的质量是电子质量的264倍。;β衰变与中微子; 加速器的发展使得大量的新粒子产生了。;基本粒子家族;从三十年代初期的四种粒子发展到1947年的十四种粒子，基本粒子的家谱已有很大的发展。这14粒子各有各的用处—— 质子、中子、电子构成一切稳定的物质； 光子γ是电磁力的传递者，又是电磁场的基元，π介子的作用是传递核力； 中微子在β衰变现象中扮演一个不可缺少的配角； μ介子则在宇宙射线中出现。 使人高兴的是，其中有不少的粒子都是先从理论上预言的。;第二代基本粒子;反物质——正电子与反粒子的发现;在1955年，美国加利福尼亚大学的物理学家张伯伦和西格雷连续几小时用6.2千兆电子伏的质子轰击铜靶后，观测到了反质子（事实上共发现了60个反质子）。 他们由于这项发现而获得1959年诺贝尔物理奖。; 反质子、反中子与正电子能否组成反原子而组成反物质呢？我们的宇宙中是否有反物质组成的天体呢？ 人工第一个反核素：美国长岛的国立布鲁克海文实验室,美国科学家莱德曼在用七千兆电子伏的质子轰击铍靶时，产生了一种由反质子和反中子结合成的“反氘核”。后来又产生了“反氦3”;基本粒子的相互作用;弱相互作用： 1896年法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射性，即某些原子核会自动放出一些射线，从而变成另一种原子核。不过这个过程进行得很慢，要许多年后，才有一半的核变掉。也就是说核的半衰期很长。物体一定要受到某种力的作用才会从一个状态变为另一种状态。 那末，是什么力使原子核会自行衰变?根据半衰期很长和发生在原子核的内部这两个特征，我们可以猜测：这种力非常弱，它的作用范围非常小。因此人们把它叫作弱相互作用力。;强相互作用：原子核中带正电荷的质子之间的库仑排斥力（电磁相互作用），会使得除氢原子核以外的所有原子核都会顷刻分崩离析。 原子核是非常稳定的，要碎裂它非常困难。这就意味着在原子核的内部一定还有一种比电磁力更强的力。这种保持原子核稳定的力就叫做强相互作用力。如果电磁相互作用的强度为1，那末强相互作用的强度就是它的137倍。强相互作用的范围也是原子核的范围：10－13厘米。所以，尽管它是宇宙中最强的相互作用，却是最晚被发现的两种相互作用中的一种。 ;第21页/共67页; 统一相互作用理论 物理学家发现这四种相互作用都可用一种叫做规范场的理论来描述。这就唤起了人们统一这四种相互作用的希望。 牛顿力学的建立（1686年）统一了地上的运动规律和天上的运动规律； 安培和法拉第的工作（1831年）初步统一了电学和磁学； 麦克斯韦的电磁理论（1873年）进一步统一了电场和磁场及电磁波和光； 爱因斯坦的狭义相对论（1905年）统一了