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浅谈基本粒子和四种力

肖书源

(华中师范大学物理科学与技术学院 2008级物理学基地班，430079)

摘要：宇宙是和谐而统一的，人类在这个理想准则下不断探索着科学的终极。本文延续了物质和力的分法，回顾原子及内部结构的发现，介绍了现今科学界对基本粒子及四种力的描述，和一些前沿的理论。

关键词：基本粒子万有引力电磁力强相互作用力弱相互作用力

一、基本粒子的发现

宇宙中的万物是由什么组成的，又是如何相互作用的，这是从古希腊至今人类都在追寻研究的神秘课题。由于实验条件的不足（更根本的说法是社会生产力的不足），早期的自然科学尚未从哲学体系中分离出来，关于以上两个基本课题，结论往往都建立于凭空的个人哲学体系：亚里士多德认为物质是连续的，人们永远不可能得到一个不可再分割的最小颗粒；而德谟克利特则认为每一件东西都是由不同种类的大量原子组成（希腊文中的原子意即“不可分割的”）。两种观点对立，但任何一方其实都没有任何实际的证据（可以直接观测和操纵原子的扫描隧道显微镜直到上个世纪80年代才被发明）。争论因此一直持续了若干个世纪。

到了1808年，英国化学家、物理学家约翰·道尔顿通过严谨的实验和测量，正式提出了原子学说：化学元素由不可分割的微粒——原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的（直到现在，我们的中学课堂上仍是这样教授的）。然而，人类探索的欲望是无止境的，原子是不可分的吗？存在更基本的粒子吗？

首先是汤姆孙从实验上确认了电子的存在，而后在1911年卢瑟福的α粒子散射实验证明原子内部的核式结构。他用带正电的α粒子流轰击金箔，发现绝大部分α粒子几乎没有偏转地打到对面，极少数的α粒子却有大角度的偏转，个别的呈180°角被直接反弹回来。这说明原子是由一个极其微小的带正电的核以及围绕着它运动的一些电子组成。到了1932年，卢瑟福的学生查德威克发现了中子，又揭开了原子核的面纱。到此，人类已经确定曾经被认为不可分割的原子由质子、中子和电子构成。质子、中子和电子又成为我们所认为的不可分割的基本粒子。

这种情况持续了30年左右。1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和G·茨威格各自独

立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克（Quark）组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2，这打破了之前认为任何带电体的电荷量都是基本电量e的整数倍的观念。“夸克”一词是由默里·盖尔曼改编自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根守灵夜》（Finnegans Wake）中的诗句：“向麦克老大三呼夸克。”（Three quarks for Muster Mark！）。夸克在该书中具有多种含义，其中之一是一种海鸟的叫声，盖尔曼于去年来我校访问，期间去东湖观鸟，爱鸟之情显露无遗，所以我相信这种解释是合理的。

从上世纪60年代开始，到1995年，一共有6种类型的夸克被发现。出于丰富想象力的命名，分别称作6种“味”，上（up）、下（down）、奇（strange）、粲（charm）、底（bottom）和顶（top）。一个质子包括两个上夸克和一个下夸克，一个中子包含两个下夸克和一个上夸克。

夸克的提出和实验发现再一次更新了我们对基本粒子的定义，物理学家仍然在不断追寻更加基本的粒子。进入了原子内部结构层次，由于光波波长比原子的尺度大得多，我们不可能再以通常定义的“看”来观测。量子力学的波粒二象性告诉我们，所有的粒子都是波动，粒子的能量越高，对应的波长越短。所以，我们能够“看”多小的尺度，取决于我们能得到多高的粒子能量，如果我们用更高的能量，也许就会发现更微小更基本的粒子，这也是不断建设具有更高能量加速器的原因（现有的大型加速器比如LHC、RHIC…）

根据已有实验现象作出理论假设，再在实验中验证假设，是物理学不变的前进思路。

二、四种力的描述

另外一个问题，开头提到的，物质是如何相互作用的。现有的理论又是怎么样解释的呢？

答案是力。亚里士多德说力是物体运动的原因，这是来源于生活的观察，但他忽略掉了摩擦力，使得这种理论是不正确的；而后，伽利略的实验，以及牛顿集大成的三大定律告诉我们，力不是使物体运动的原因，力是改变运动状态的原因。以上都是生活中常见的动力学宏观现象里出现的力，还有更多的常见力，譬如：和毛皮摩擦的金属棒能吸引细小的纸屑，这是静电力；磁铁能够吸住铁器，这是静磁力；宇宙中行星围绕恒星以固定的周期转动，这是万有引力；人能够稳定生存在地球上，而不是随意被甩入太空，这是重力（准确的说，重力是地球对人的万有引力的一个分量）。这些随处可见的力让宏观世界极有规律的运转至今。

就如人类对探寻基本粒子的不懈追求一样，进入微观世界后，关于“力”的定义也在不断被更新着：存在于大多数基本粒子之间的弱相互作用力和存在于原子核内的强相互作用力在20世纪陆续被发现。时至今日，力被划分为四种，分别是万有引力、电磁力、弱相互作

用力和强相互作用力。关于它们的本质，也远不是宏观世界里想象的“无形的力”所能一言以蔽之的了。量子力学的解释是存在着携带力的粒子，通过相互的碰撞、吸收来实现力的作用。下面分别进行讨论。

首先是万有引力，一切粒子都因它的质量/能量而具有吸引其他粒子的力。这是一种非常弱得力，学过电磁学知识的同学都会知道，在两个点电荷之间，库仑力是万有引力的N 倍，一般在讨论粒子间的作用时甚至可以忽略掉引力。但引力有2个特别的性质，又不得不让我们特别关注：①它可以作用到几乎无限远的距离上，即它是长程的；②它总是吸引的。另外三种力或者由于是短程的，或者由于时而吸引时而排斥，所以它们倾向于互相抵消。万有引力成为宇宙中最主要最核心的力。关于万有引力的本质，量子力学认为引力是由于称作引力子的自旋为2的粒子所携带，它本身没有质量，所以携带的力是长程的；而在与量子力学至今不“兼容”的广义相对论那里，我们可以得到另外一种解释，它来源于存在质量对时空的扭曲。这个争端至今也没有定论。

第二种是电磁力，它在原子、分子的小尺度下起主要作用。简单的说，电子绕原子核运动，即电子云，正是由于带负电的电子与带正电的原子核之间的电磁力作用。早先的静电学和静磁学由英国科学家法拉第统一起来，得到电磁感应定律，证明电和磁可以相互转化，而后麦克斯韦在其中加入光学，统一为电磁场理论。现在，人们将电磁力描绘成是由于称作光子的无质量的自旋为1的粒子所引起的。而且，这里所交换的光子是虚光子。

第三种成为弱相互作用力。它制约着放射性现象，并只作用于自旋为1/2的物质粒子，而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2的粒子不起作用。大多数基本粒子通过弱相互作用力结合。1967年伦敦帝国学院的阿伯达斯·萨拉姆和哈佛的史蒂芬·温伯格提出了弱电统一理论，认为除了光子，还存在其他3个自旋为1的被称作重矢量玻色子的粒子，它们携带弱力。它们叫做、和，每一个具有大约100GeV的质量。

第四种是强相互作用力，原子核内的粒子通过强互作用力结合：它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强互相作用力。

有一种统一的观点认为，这四种力是一种力的不同表现形式。打个比方，一个在三维空间运动的物体，如果我们在二维平面（XoY、YoZ和ZoX）观察，会得到三个不同运动状态的描述；然而在三维空间，三个描述统一为一个，也即二维平面得到的三个不同描述均为三维空间描述的一部分。同理，我们作出一个假设：万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力均为一种力在不同层面的表述，所以，和探寻基本粒子的道路中出现的瓶颈一样，我

们需要更高能量的加速器来验证假设。

物质和力组成了宇宙，我们人类永不停歇地探索其中的奥秘。与探索基本粒子，不断进入更微观的思路不同，在理论上更趋于不断整合、统一各种理论：在统一了电磁力、弱相互作用力和强相互作用力的大统一理论（GUTs）之后，科学家又试着把包含万有引力和狭义相对论的广义相对论统一起来，成为超引力、超弦、超对称的终极理论。这一切都基于一个理想准则：宇宙是和谐而统一的。

参考文献：

[1]史蒂芬·霍金.时间简史.许明贤、吴忠超译.湖南：湖南科学技术出版社，1988

[2]杨福家.原子物理学.第四版.北京：高等教育出版社，2008

[3]王茨安.量子小精灵.武汉：中国地质大学出版社，2001

[4]夸克.百度百科. https://www.wendangku.net/doc/a52936433.html,/view/19449.htm：2011-05-12

基本粒子关系

基本粒子关系强子就是参与强相互作用的粒子，可以分为介子和重子，目前粒子物理的夸克模型认为介子是由夸克和反夸克组成，重子则有三个夸克（或者反夸克）组成，重子可以再分为核子（包括质子和中子）和超子（因为质量超过核子的质量而得名）。电子和中微子等属于轻子，不参与强相互作用。目前粒子物理认为轻子，夸克等没有结构，是点粒子。电子质子等粒子带有电荷，带电粒子之间可以发生电磁相互作用，而电磁作用场的量子是光子，即带电粒子之间通过交换光子而发生相互作用。夸克带有颜色（或者色荷），夸克之间，夸克和胶子之间，胶子之间，可以发生色相互作用，而色相互作用场的量子是胶子。光子和胶子都是传递相互作用的媒介粒子，目前认为它们也没有结构，是个点粒子。第一类：纯单个粒子，中微子，电子，大统一粒子，夸克。第二类：由两个基本粒子合成的粒子，如π介子，W、Z玻色子。第三类：由三个基本粒子合成的粒子，如：中子，质子及其它强子。第一类粒子中的大统一粒子不能游离态存在，它们必须二个并存，构成了π介子，和W玻色子。（特别注意的是，这一点与传统理论完全不同，为什么要这样猜想呢？你如果接着往下看就明白了。）第一类中的夸克也不能单独存在，它们必须三个并存在，构成了质子与中子等强子 |评论 1. 强子和轻子是构成世界万物的两个基本类别 ①强子：由夸克组成的粒子。两个夸克组成的强子叫介子；三个夸克组成的强子叫重子。所以，不管是介子还是重子，都是强子。与之对应的是轻子。 ②轻子：目前已知的的轻子有三代，包括电子及电子中微子、缪子及缪子中微子、tau子及tau子中微子。轻子之所以叫轻子，主要是因为轻子一直到现在都没有发现其有内部结构，认为轻子是点粒子。 2. 胶子是传递强相互作用的传播子。强相互作用的粒子，即强子是有夸克组成，夸克和夸克之间形成的介子或者重子就是靠夸克间的胶子相互传递从而耦合在一起的。 3. 根据色禁闭理论，单独的夸克是不存在的，而胶子是传播子，严格意义上将，比较两者的大小根本没有任何意义，因为单独的夸克不存在，存在的夸克都以介子或强子而存在。没法和胶子进行定量的比较。胶子没有固定的尺寸，胶子和光子一样，都是传播子，只不过胶子传播强相互作用力，而光子传播电磁相互作用力。发给我自己..强子，重子，介子，中微子，轻子 2008-07-13 23:55 强子提供强相互作用的介子质子、中子里有些什么质子、中子里有些什么对强子结构和标准模型研究的一再成功已表明夸克和色场是强子世界的最基本组成部分．尽管如此，强子物理还存在一些悬而未决的困难，如夸克幽禁、质子自旋危机、质子衰变等．

能量物质与基本粒子

能量物质与基本粒子能量物质即能量微粒是宇宙最小粒子、是处于最底层的粒子，本身并没有物质属性和能量属性的区别，只是简单具备场力属性。能量微粒是相互之间吸引接触时排斥力的场力颗粒，这种场力颗粒是不可再分的，是宇宙大爆炸的喷射微粒。大爆炸初期或局部区域喷射微粒密度大到吸力下几乎接触，经斥力平衡成高速运动线体，如正电子、负电子、重子、γ射线等。随着宇宙不断膨胀密度降低使相互间不能吸到一起而成为无序运动状态并充满宇宙空间，成隐形能量和隐形物质。能量微粒具有场力聚集效应，无序运动团吸引力集中对外显现，场力效果显能量效应，力传递本身显物质效应。能量微粒有序运动但未达到线体形成密度，即能量微粒密度比散状密度大但又比几乎接触密度小，这种有序运动形式既显能量属性又显物质属性叫电磁波。电磁波形成是聚集能量微粒团膨胀与间隙收缩呈现周期性变化，微粒团收缩时从中心垂直方向挤出膨胀成垂直方向膨胀微粒团，同样伴随则缩，如此交替循环使力属性由电场变为磁场、磁场变电场交替变化。超微观物质有四态：能量微粒无序运动为第一形态是隐形能量和隐形物质，对外产生引力经空间扭曲传播成暗物质引力，存在于宇宙任何空间只是密度有不同；纠结成运动线体为第二形态是原子基本粒子、宏观物质初始微粒；有序运动电磁波为第三形态是能量与物质过渡体，是一种能量微粒传播方式，同时具有能量属性和物质属性；还有第四形态即能量微粒有序定向流动形态，能量微粒流动是另一种传播方式，可以从宇宙空间一个地方传到另一个地方实现转移。在受外磁力定向推动能量微粒从一端运动到另一端聚集形成场力强度差也叫电势差，一端对另一端场力差靠空间扭曲传递形成电场，空间扭曲只传递力形式不传递物质和能量。能量微粒流动轨迹成封闭状态时产生不停止环流，若轨迹是具有自由电子导体环，这时空间电场力驱驶自由电子在导体内移动形成电流。能量微粒离散状态有序运动下场合力在空间传播成极性电场，能量微粒定向运动从垂直方向挤出作有序运动场合力在空间传播成极性磁场。无论正电子还是负电子场力都是定向极性的，我们看到正电子或负电子点电荷各向同性实则是无数电子场力各方向均衡相等但显露极性，经空间扭曲向外传递场力。电子主体是环圈运动线体是物质属性，由能量微粒构成锥体拖尾产生能量属性。能量微粒是最小场颗粒，线体是微观物质基本单元，能量微粒收缩运动构成环饼是电磁波基本单元。能量微粒定向流动构成微粒团密度差，经空间扭曲传递吸引力差别。能量微粒是最小颗粒，各种形态物质只是能量微粒不同运动形式。能量微粒无序运动合力偏振角为零成无极性场力也是万有引力，有序运动下的电场、磁场合力偏振角不为零产生极性场力即电场力和磁场力。电场力、磁场力、引场力不同属性由能量微粒运动形式不同产生，场力形式在空间扭曲传播成为力场，随着运动形式改变这些场力属性也随之改变。将电磁波认为是能量与物质之间的过渡，随着运动形式改变物质可经过渡变为能量、能量也可经过渡变为物质，物质属性和能量属性随之转化。物质由原子构成、原子由重子、正电子和负电子基本粒子构成，基本粒子则是作环圈运动的能量微粒线体并且带有锥体状能量微粒有序运动拖尾，既有物质属性又有能量属性。电子处于流动状

论美的本质王东岳

论“美”的本质王东岳关于美和美学的问题，讨论方式有两种：一种是讨论美学的具体范畴，涉及美学和审美的一般问题；另一种是讨论美的本质，也就是问美这个东西究竟是什么。而第二种讨论方式只能是一种哲学方式。我今天是在哲学的意义上讨论美的本原，因此，各位同学可能会认为它和美离得比较远，然而，正因为离得比较远，于是它才可能真正把握美的本质。一我们首先谈谈美的问题的提出。在哲学史上，第一个提出“美的本质” 问题的，是古希腊哲学家柏拉图。柏拉图以苏格拉底和他人对话的方式，讨论了这个问题，得出的唯一结论是“美是难的”。柏拉图认为，“美”这个问题是非常困难的，甚至几乎是无法说清楚的。在此篇中，苏格拉底用归谬法的方式否定了对“美是什么”的所有回答。换一句话说，柏拉图用这样的方式是想告诉人们，美的问题用多因素分析的方式得不出结论，必须找到它的单因素决定方向，否则这个问题就讨论不下去。为什么说“美的本质”是一个哲学问题呢？我简单谈谈哲学的含义。哲学不同于其他学问的地方，就在于哲学是追究终极原因的学问。也就是说，它不在一般的或直观的浅层上追问形成事物个相的原因。比如说，我们讨论健康，如果站在一般的因素层面上讨论，1000个因素都说不完。哲学不这样讨论问题，而我们通常的科学或一般的学问都是多因素的讨论问题。多因素讨论问题的方式使得任何一个因素都不能成立，因此多因素讨论问题的可成立性是大可怀疑的。而哲学是追究终极因素，是讨论问题的单因素。因此，罗素对哲学有个说法：哲学和神学很有相似之处，因为哲学和神学所探讨的问题都是终极问题。哲学和神学的不同点是，哲学是用理性探讨终极问题，神学是用信仰抵达终极关怀。从另一方面说，哲学和科学又有相似之处，它们的相同之处在于它们都使用理性这个工具，它们的不同之处在于，哲学探讨的是终极问题，而科学探讨的是具体问题。“美的本质”这个问题，从具体层面上是探讨不了的，因此，探讨这个问题必须从哲学说起。美到底是什么？众说纷纭。齐白石有句名言：美就在似与不似之间。也就是像与不像之间，他说，如果太像，就有媚俗之嫌，如果完全不像，就有欺世之嫌。美一定在似与不似之间，也就是说，美是一个很飘忽的东西。古代最早讨论美的哲学家柏拉图认为，美是一个主观理念。也就是说，美不是一个客观派生的东西。他的学生亚里斯多德提出不同的看法。亚里斯多德认为，美是有一定客观性的，美是外部对象的一种和谐。比如我们说一个人美，他一定要头有多大，四肢有多长，躯干要是怎样的状态，恐怕美包含在这种协调关系里。哲学继续发展，所有的哲学家都在探讨美的问题。到了康德和黑格尔，美的问题再度转化到纯理念方面。那么，美到底是客观的还是主观的？美到底是什么？既往哲学家那种讨论方式，我认为不能解决问题，不能得出结论。我们今天换一种方式，从远距离来讨论“美是什么”。二讨论“美是什么”，我们首先必须搞清“感知”和“精神”是什么，因为美是一种精神现象，或者说，是精神现象中一个心理层面的反应。如果“精神”的起源搞不清，“美”这个问题就无从谈起，或者“美的本质”就无从谈起。我们现在把二十世纪的系统科学拉开一个幅面，那么，我们在哲学上，或者说在精神的起源上，似乎可以找到另外一个讨论问题的方式。二十世纪自然科学的重大发展，导出了

基本粒子的标准模型

12、基本粒子的标准模型标准模型由三种理论组成：（1）量子电动力学（QED）：带电轻子和夸克与电磁U(1)规范场相互作用的量子理论。最主要的部分是电子与电磁场相互作用的量子理论。（2）量子弱电统一理论（QWED）：QED的推广，把电磁相互作用与弱作用统一起来，建立统一的U(1)xSU(2)的规范理论。（3）量子色动力学（QCD）：夸克与胶子的SU(3)规范场相互作用的强相互作用的量子理论。把上述三种相互作用的规范场理论统一起来的规范场理论叫大统一理论（Grand Unification Theory, GUT）。目前尚无定型。人们倾向于SU(5)大统一理论（最简明、具有代表性、可重整化） 4、超晶格：超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。 2、团簇：团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。 7、等离子体：又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。高温等离子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99％。在宇宙中，等离子体是物质最主要的正常状态．宇宙研究、宇宙开发、以及卫星、宇航、能源等新技术将随着等离子体的研究而进入新时代． 8、激光冷却：光对原子有辐射压力作用，利用光压改变原子速度。人们发现：当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光束中运动时，由于多普勒效应，原子倾向于吸收与原子运动方向相反的光子，而对与其相同方向的光子吸收几率较小，吸收后的光子将各向同性自发辐射。平均看来，两束激光净作用是产生一个与原子运动方向相反的阻尼作用，从而使原子的运动减缓（冷却）。 3、玻色－爱因斯坦凝聚。研究范围：质量不为零，粒子数守恒的波色粒子组成的理想气体。概念：这种粒子不受泡利不相容原理的限制，当T→0Κ时，几乎所有的玻色子会聚集到能量为0，动量为0的基态，这是并不奇怪的。令我们感兴趣的是，研究表明，当温度降低到一个有限的低温T（大约为3K）时，就会有宏观数量的波色粒子聚集在基态。这一情况与蒸汽凝聚有些类似，因而称为玻色－爱因斯坦凝聚（BEC）。 1、费米液体：由遵从费密－狄喇克统计的粒子组成的液体，如液体He及金属中的电子体系。费密液体是一个强相互作用的多粒子体系。在温度远低于费密温度时,正常的(没有发生相变的) 费密液体的性状可以用Л.Д.朗道在1956年提出的费密液体理论很好地描述，即在液体中粒子加上与其相互作用并一同运动的近邻粒子“屏蔽云”组成准粒子（见固体中的元激发[1]），液体可以看成这些近自由的准粒子的集合，准粒子之间的相互作用可以用一些分子场来描述，有关的参量叫做朗道参量，可由实验确定。 9、夸克禁闭：夸克受到被称为色荷的强力的束缚，带色荷的夸克被限制与其他夸克在一起(两个或三个组成一个粒子)，使得总色荷为零。不可能从核子中单个地分离出来，这种奇特性质被称为夸克禁闭或色禁闭。它能将粒子结合为无色的状态。 10、黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。哈勃膨胀、微波辐射、轻元素的合成以及宇宙的测量被认为是现代宇宙学的四大基石。 5、自组织耗散结构：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持。 11、非常规超导体（non-normalsuperconductors）指不同于传统研究的超导体，机理研究有新发展和新探索。如低载流子密度超导体（包括层状结构超导体），有机超导体，超晶格超导体，非晶态超导体，磁性超导体等。在机理研究上除进深的电-声子机制外，有激子机制，双极化子，重费米子，等离子体激元，共振价键，费米液体，自旋涨落，自旋口袋模型等等，在电子配对上（包括空穴型）仍有S波配对外，有P波配对，D波配对等选择。因此称之为“耗散结构” 15、约瑟夫森效应：电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应。两块超导体通过一绝缘薄层(厚度为10埃左右)连接起来，绝缘层对电子来说是一势垒，一块超导体中的电子可穿过势垒进入另一超导体中，这是特有的量子力学的隧道效应。

当代物理学对物质微观世界基本粒子的认识

当代物理学对物质微观世界基本粒子的认识简介 2010-07-16 05:38:04| 分类：默认分类|字号大中小订阅当代物理学对物质微观世界基本粒子的认识简介一、物理概念：基本粒子即在不改变物质属性的前提下的最小体积物质。它是组成各种各样物体的基础。并不会因为小而断定它不是某种物质。简单介绍：名称：基本粒子英语名称：elementary particle 基本粒子指人们认知的构成物质的最小最基本的单位。但在夸克理论提出后，人们认识到基本粒子也有复杂的结构，故现在一般不提“基本粒子”这一说法。根据作用力的不同，粒子分为：

1、强子 2、轻子 3、传播子三大类强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称。它们由夸克组成，已发现的夸克有六种它们是： 1 . 顶夸克 2 . 上夸克 3 . 下夸克 4 . 奇异夸克 5 . 粲夸克 6 . 底夸克其中理论预言顶夸克的存在，2007年1月30日发现于美国费米实验室。现有粒子中绝大部分是

1 . 强子 2 . 质子 3 . 中子 4 . π介子等都属于强子。(另外还发现反物质,有著名的反夸克,现已被发现且正在研究其利用方法,由此我们推测，甚至可能存在反地球,反宇宙) 轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用，而不参与强相互作用的粒子的总称。轻子共有六种，包括: 1 . 电子 2 . 电子中微子 3 .

μ子 4 . μ子中微子 5 . τ子 6 . τ子中微子电子、μ子和τ子是带电的，所有的中微子都不带电，且所有的中微子都存在反粒子；τ子是1975年发现的重要粒子，不参与强作用，属于轻子，但是它的质量很重，是电子的3600倍，质子的1.8倍，因此又叫重轻子。传播子也属于基本粒子。传递强作用的胶子共有8种，1979年在三喷注现象中被间接发现，它们可以组成胶子球，由于色禁闭现象，至今无法直接观测到。光子传递电磁相互作用，而传递弱作用的W+，W-和Z0，胶子则传递强相互作用。重矢量玻色子是1983年发现的，非常重，是质子的80一90倍。

基本粒子的定义与分类

基本粒子的定义与分类基本粒子的定义与分类（1）基本粒子的定义及其变化基本粒子是指人们认知的构成物质的最小、最基本的单位。但是因为物理学的不断发展，人类对物质构成的认知逐渐深入，因此基本粒子的定义随时间也是有所变化的。目前在粒子物理学中，标准模型理论认为的基本粒子可以分为夸克（quark）、轻子（lepton）、规范玻色子（boson）和希格斯粒子四大类。标准模型理论之外也有理论认为可能存在质量非常大的超粒子。传统上（20世纪前、中期）的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。而现代物理学发现质子、中子、介子都是由更加基本的夸克和胶子（gluon）构成。同时人类也发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。（2）基本粒子的分类费米子：基本费米子分为两类：夸克和轻子。夸克：目前的实验显示共存在6种夸克，其中包括它们各自

的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。它们是：第一代：u（上夸克）d（下夸克）第二代：s（奇异夸克）c（魅夸克）第三代：b（底夸克）t（顶夸克）它们的质量关系是。另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对的构成介子，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。轻子：共存在6种轻子与它们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的子和子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代：第一代：e（电子）、（电中微子）第二代：（μ子）、（μ中微子）第三代：（τ子）（τ中微子）玻色子：玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。规范玻色子，这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。

原子分子物理前沿专题

目录摘要 (2) 1 原子论发展史与主要内容 (2) 2 原子分子学说的建立与发展 (3) 3 古代原子论的发展过程和主要内容 (4) 4 原子论哲学的产生与发展 (5) 4.1原子论哲学的理论准备 (6) 4.1.1 恩培多克勒 (6) 4.1.2 阿那克萨哥拉 (7) 4.2 原子论哲学 (8) 5 近代史——道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子 (9) 6 发展史 (11) 6.1 道尔顿的原子模型 (11) 6.2 葡萄干布丁模型（枣核模型） (11) 6.3 行星模型 (12) 6.4 玻尔的原子模型 (12) 6.5 现代量子力学模型 (12)

浅谈原子论的发展 [摘要] 本文主要由六个部分组成。第一个部分由说明原子论发展史与主要内容。第二个部分主要介绍原子分子学说的建立与发展。第三个部分阐述了古代原子论的发展过程和主要内容。第四部分主要论述了原子论哲学的产生与发展。第五部分阐述了道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子，最后一部分概括了原子论近现代发展史。 1 原子论发展史与主要内容化学是以物质为研究对象，以阐明物质的结构及其变化规律为己任，所以，“物质是什么构成的？”是化学的基本问题也是核心问题。然而，从上古代的德谟克利特（公元前460～前370年）到17世纪的波义耳（1627～1691年），上下2000多年，尚未做出完全正确的回答。到了17世纪的1661年，波义耳以化学实验为基础建立这样的元素论：那些不能用化学方法再分解的简单物质是元素。即西方的“土、气、水、火”四元素物质组成观。这种物质观已接近原子论，但还不是科学的原子论。因为，他当时称之为元素的物质，今天看来只是单质，而不是原子。随着科学实验的深入、技术的进步、一代又一代科学家的努力，人们对物质的认识渐渐地明确起来，并发生了认识上的飞跃，产生了科学的原子论，完成这一“飞跃”的代表人物就是英国科学家道尔顿，那已经是19世纪初的事情了（1803年）。由于原子的概念是化学的基石，是化学的灵魂，这个问题一旦解决，必然促进化学学科极大的发展。事实正是如此：从科学原子论提出，到19世纪中期，已发现的化学元素就有60多种，证明了原子论的指导作用。从此，化学进入蓬勃发展的新阶段，同时也揭开了物质结构理论的序幕，已能从微观物质结构的角度去揭示宏观化学现象的本质。使化学发展到由材料的堆积至材料的整理，并使其条理化的新时期。

浅谈速度变化致物质质量变化

浅谈速度变化致物质质量变化云南云维集团大为制焦电仪黄兆荣摘要：本文分析了物质速度变化导致物质质量发生变化的理论依据和原因。关键词：速度，质量，变化一、概述：将纸撕碎，纸的质量（天枰称）会发生变化，将水装在密封的塑料瓶里摇动，摇动前后的质量也会发生变化，都是先重后輕，同样将热水装在密闭的瓶中，放在天枰称，质量的变化，随着热水的温度降低，质量慢慢增加。二、分析：1、物质的速度变化（Vt-Vo=a)则需要看到一个力（F) m = F / a = F/ (Vt-Vo) 由于a都会落后F.有了F，使物质运动速度发生变化（Vt-Vo),物质内部会发生摩擦，物质与外壳也会发生摩擦，摩擦生电、声、噪音等，摩擦生电，根据电磁力与引力的统一的原理，电磁力会吸引它周边的物质，周边有一种最基本的粒子，能进出任何物质的表面上，当某种物质的力量打破平衡时间，该基本粒子就会进出该物质的表面，与其发生反应。使物质的质量发生改变。把水装在密闭的塑料瓶里，静置，有基本的受力平衡（不是绝对的）有一个质量数，当塑料瓶在外力的作用下摇动，由于水分子之间，水分子与塑料瓶内壁的摩擦都会产生（电磁力），及单位面积引力增加，吸引外界的基本粒子，从而使自己的质量增加，，把热水装在瓶中，称其质量为ma，当热水冷却后，再称起质量为mb对比发现，mb-ma大于0，这是由于热水的密度比冷水的密度小，热水运动虽然比冷水的运动剧烈，但是震动幅度小，所以热水单位面积的引力小；冷水的单位面积的引力大，故其质量大，撕纸时，将纸撕烂时，产生的引力（即电磁力）比没有撕碎的纸的引力大，固撕纸前、后的质量有相差有，引力将周围的基本粒子或物质吸引在电磁力（引力）变化的物体上。运动能使物体的质量增加 1、在空气中笔者将A4纸撕碎，称其重量比未撕碎前纸的质量增加了，一共用四张纸做实

高中物理选修3-5教学设计 3.1 原子核结构教案

3.1 原子核结构（一）教学目的 1．常识性了解原子核的组成。 2知道什么是核反应，会写核反应方程 3．进行物理学研究方法的启蒙教育。（二）教具录像机，监视器，原子弹和氢弹爆炸的录像剪接带。（若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替）（三）教学过程进行新课原子核的组成 (1)电子的发现和放射性现象的发现我们已经学过，物质是由分子、原子构成的，原子已经是很小很小的微粒了，其直径只有10-10米，所以在十九世纪以前，人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。 1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，而电子比原子小得多，因而人们才认识到原子内部还有结构。〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉在同一时期人们还发现了天然放射性现象，对放射性现象的进一步研究，人们认识到原子核内部还有结构，原子核由比它更小的粒子组成。可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。 1.原子核的组成原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题，直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、简单地介绍原子核内部的基本组成情况。 ①英国物理学家卢瑟福在1919年做核反应实验时发现了质子，经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。

②1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电。是中性粒子。在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。〈原子核是由质子和中子组成的〉现在我们已经知道：氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转；氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转；……同学们可以发现一个规律：板书：〈各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数；原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它等于该元素原子量的整数部分。〉小结： ③原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 ④原子核的质量数=核子数=质子数+中子数 X表示原子核，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数 ⑤符号A Z 教师：给出思考与讨论题。一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？学生回答：核子数是235，质子数是92，中子数是143。点评：学生回答调动他们学习的积极性。 2．同位素(isotope) （1）定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。（2）性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。学生一边听，一边看书。提问：列举一些元素的同位素？学生回答：氢有三种同位素：氕（通常所说的氢），氘（也叫重氢），氚（也叫超重氢），符号分别是：

浅谈现代粒子物理前沿问题_夸克_胶子等离子体

［摘要］夸克－胶子等离子体是当今粒子物理领域的重要研究课题，它不仅能揭示微观粒子的物理性质，还能帮助人们认识宇宙的演化过程。本文对夸克－胶子等离子体的研究现状进行了概述。［关键词］夸克－胶子等离子体；高能重离子碰撞浅谈现代粒子物理前沿问题———夸克－胶子等离子体傅永平郗勤（临沧师范高等专科学校数理系，云南临沧６７７０００） 1研究夸克-胶子等离子体的科学意义按照目前的实验观测结果，已知的物质最小构成单元是夸克和轻子，比如质子和中子就是由上夸克和下夸克组成的三夸克色禁闭束缚态，而介子则是双夸克色禁闭束缚态。我们熟知的电子就是轻子的一种。如果用质量来标度，夸克和轻子可以分为三代，每一代有２种夸克和轻子，其中夸克包括上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、顶夸克和低夸克，轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。夸克－胶子等离子体是区别于强子的一种新的物质形态，夸克不再是以强子型的双夸克或三夸克色禁闭束缚态形式存在，夸克－胶子等离子体中的夸克是色相互作用渐近自由的，夸克与夸克之间，夸克与多夸克之间存在自由的色相互作用，这是一种多体夸克凝聚的新物质形态。宇宙大爆炸初期宇宙的温度约为１０２８ｅＶ，按照标准模型，当时可能存在的物质只有轻子和夸克，此时夸克的色自由度是解禁的，就会形成夸克－胶子等离子体。之后随着宇宙不断膨胀，温度下降到１００ＭｅＶ时，夸克物质发生对称性破缺，开始冻结成为质子和中子。从夸克物质演化的意义来讲，研究夸克－胶子等离子体不仅对基本粒子物理研究意义重大，而且对于宇宙演化的研究来讲也具有重要意义。 2实验概况实验表明，高能重离子碰撞有可能产生核子的多重碰撞，使能量主要集中在质心附近。也即一个核的核子有可能和另一个核的不同核子发生多次碰撞，而不是仅发生一次碰撞便飞离质心区域，这样在一个很短的驰豫时间内，能量可以集中在质心附近，从而产生夸克－胶子等离子体。为更好地解释在高能重离子碰撞过程中，能量如何主要聚集在质心附近，引入核阻塞能力的概念，它表征重离子碰撞过程中一个入射核子与另一个核碰撞时所受到核物质的阻塞程度，如果多重碰撞程度越高，阻塞能力也就越大，出射核子所携带的能量就越小，那么聚集在质心附近的能量就越高，也就越容易产生夸克－胶子等离子体。多重碰撞及核阻塞能力的研究，在高能重离子碰撞产生夸克－胶子等离子体方面具有重要作用。实验物理学家们正在尝试着利用高能重离子碰撞实验装置，把物质的温度和密度在一个很小的时空区域内提升到大爆炸的初始阶段，即把“历史”退回到存在自由夸克物质的宇宙初期。美国布鲁海文国家实验室（ＢＮＬ）的相对论重离子对撞机（ＲＨＩＣ）能够将金原子核加速到每核子１００ＧｅＶ，碰撞的质心系能量可达３９．４ＴｅＶ。此外，欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的大型强子对撞机（ＬＨＣ）可以把铅原子核加速到每核子２．７６ＴｅＶ的质心系能量。那么碰撞的质心系能量可达到５７４．０８ＴｅＶ。未来ＬＨＣ的质心系能量还将提升到每核子５．５ＴｅＶ，碰撞的质心系能量将达到１１４４ＴｅＶ。ＲＨＩＣ能将金原子核加速到光速的９９．９５％，核粒子束迎头相撞时，每秒钟将会出现上千次的碰撞，每一次碰撞都能在相撞点上产生很高的温度，大约能产生超过１０１２Ｋ的温度，这相当于太阳温度的１万倍。 3探测夸克-胶子等离子体夸克－胶子等离子体一旦产生就会迅速冷却膨胀，所以其寿命是很短暂的。对于实验物理学家而言，观察其冷却过程中的粒子产生才是观测夸克－胶子等离子体的有效途径。夸克－胶子等离子体在冷却过程中将有大量新粒子产生，其中包括光子、轻子和夸克碎裂产生的强子。标准模型预言，夸克－胶子等离子体的粒子产生多重数将远大于核子－核子深度非弹性散射的粒子产生，所以通过比较实验结果和理论预言将成为又一检验标准模型正确与否的关键。如何观测夸克－胶子等离子体不仅是实验关心的问题，也是理论研究的热点。比如研究夸克－胶子等离子体的动力学特征。而要了解它，就必须依赖于从中心区域出射的、且未被其损坏的粒子。这些粒子的最佳候选者就是光子和轻子，因为光子和轻子只参与电磁相互作用和弱相互作用，它们都不会与夸克物质发生强相互作用，对于以强相互作用为主导的过程而言，它们几乎可以不受阻碍地从碰撞中心区域出射并被探测器捕捉到，所以光子和轻子都可以携带中心区域夸克物质的动力学信息，通过研究它们便可以了解自由夸克物质的动力学特征及规律。在高能重离子碰撞过程中有以下三种主要的光子产生源，首先是初始冷组分部分子碰撞产生的快光子，它们包括夸克、胶子之间的湮灭和康普顿过程产生的直接光子，还包括由末态部分子在真空中碎裂产生的光子。还有喷注通过热媒介时，与热部分子相互作用也会产生光子。由于初始部分子碰撞过程中的转移动量很高，强相互作用跑动耦合常数小于１，这些光子的产生机制可以利用微扰量子色动力学和量子电动力学来处理。此外，在热夸克物质的平衡相中，热光子将由热夸克和热胶子的湮灭和康普顿过程产生，由于夸克－胶子等离子体的热光子主要集中在低横动量区域，所以微扰论很难处理。只能依靠有限温度场论以及有效热质量截断等技术来解释夸克－胶子等离子体的热光子产生。最近，有的学者提出了一种新的理论来解释热光子的产生机制，称为共形反常。在夸克－胶子等离子体中存在共形不变对称性的破缺，这种破缺机制直接导致了色单态热部分子之间的相互作用产生热光子。光子产生的最后一个主要来源是碰撞演化末态的强子物质，热强子气体之间主要通过介子相互作用产生热光子，其中介子主要是轻介子，目前关于强子气体模型已经把奇异介子也包含进来了。来自ＲＨＩＣ的ＰＨＥＮＩＸ实验组和ＬＨＣ的ＣＭＳ实验组得到的光子实验数据能较好地与理论计算结果相吻合。对于高能重离子碰撞中双轻子的产生机制，与光子产生过程完全类似，只需要将实光子变换为虚光子即可，因为双轻子主要由虚光子衰变而来。理论表明来自于夸克－胶子等离子体的热双轻子在低不变质量区域产率最大，但是热双轻子在这个区域的贡献被众多的强子衰变谱所掩盖，热双轻子唯一占主导的区域是在中间不变质量区域。但中间不变质量区域的双轻子数据同样能用粲粒子衰变来解释。不过来自ＮＡ６０实验组的数据表明较之粲粒子衰变谱，中间不变质量区域的双轻子数据有一个抬高，这个抬高有可能是来自热双轻子的贡献。除此之外，对于ＲＨＩＣ的双轻子实验而言，仍存在着不少公开问题。其中之一就是低横动量双轻子数据在低不变质量区域较之强子衰变的理论预言有一个２到３倍的抬高现象。这种抬高现象可以通过热媒介中矢量介子由于手征部分恢复而发生质量移动来部分地得到解释，但仍无法完全解释抬高现象。最近，ＰＨＥＮＩＸ实验组得到的高横动量双轻子不变质量谱也存在实验值高于现有理论预言的抬高现象。来自热双轻子的贡献仍无法解释现有数据。 4小节本文就目前粒子物理的前沿热点，夸克－胶子等离子体，进行了概述。现有的夸克－胶子等离子体的光子产生实验数据能够与理论计算结果较好地吻合，但是双轻子产生的实验数据在理（下转第４２页）

第十七章原子核物理和粒子物理简介(单章答案)

第十七章原子核物理和粒子物理简介（适用于北京邮电大学出版社第三版·修订版）（17.1、17.2请参考课本后答案） 17-3 按照原子核的质子一中子模型，组成原子核X A Z 的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？答：组成原子核X A Z 的质子数是Z ，中子数是Z A -．核内共有A 个核子．原子核的质量数是A ，核电荷数是Z ． 17-4 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R 与质量数A 的关系为310A R R =，说明原子核的体积与质量数A 成正比关系．这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数．即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A 的平方成正比，而不是与A 成正比． 17-5 什么叫原子核的质量亏损？如果原子核X A Z 的质量亏损是m ?，其平均结合能是多少？解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损．设原子核的质量为x M ，原子核 X A Z 的质量亏损为:x n p M m Z A Zm m --+=?])([ 平均结合能为 A m c A E E 2 0ΔΔ== 17-6 已知T h 232 90的原子质量为u 232.03821 ，计算其原子核的平均结合能. 解：结合能为MeV 5.931])([ΔH ?--+=M m Z A Zm E n T h 232 90原子u M 0 3821.232=,90=Z ,232=A ,氢原子质量

粒子物理与宇宙学

课程：粒子物理与宇宙学题目：姓名：学号：学院：专业：

题目：摘要：在宇宙大爆炸发生前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。大哟150亿年前，一个体积无限小的点爆炸了，时空从这一刻开始，人类在这一刻孕育，千百年来，人们对宇宙的探索从未止步，牛顿、爱因斯坦等一系列伟人为我们揭开了宇宙神秘的面纱，而哈勃发现了宇宙正在膨胀，可是最后宇宙是否能逃脱收缩的命运呢？本文——这么一个神秘的宇宙。前言：作为一位核自院的学生，由于专业的原因，自己很少接著道宇宙学。自己所有的宇宙学知识，只是在高考前学习的一些经典宇宙学的皮毛，再加上平时书籍上的一点积累。因此不敢妄称此篇文章为论文，只能说是谈谈上完整个学期的宇宙学浅谈的一点感想。从小在农村生活的原因，看着明亮的星空，我产生了求知的欲望。其实观察星空只是天文学的表象，离真正的宇宙学和物理学差的很远。在高中的时候我读到了霍金的《时间简史》的普及版。于是对相对论和量子理论以及宇宙的演化有了浅显的认识。但是在读霍金的《果壳中的宇宙》时，却很难读懂，再加上课业的繁重也就只能作罢。在本学期选修了粒子物理与宇宙学，又燃起了我对于宇宙及物理学的强烈渴望。虽然我此生也许并不会投身于对于宇宙的探索及对物理学的研究。但是只要在条件允许的前提下，我一定会

主动为那些研究者提供各方面的支持，也当是圆了我儿时的梦想。发展：宇宙是我们这个物质世界的整体，是物理学和天文学的最大研究对象。了解甚至弄清它的性质、结构和演化规律，一直是人类的梦想。可以说，人类试图认识宇宙的历史与人类认识史本身同样古老。但是，要认识整个宇宙实在是太难了，以致在相当长的时间内，只是停留在哲学性的、思辨性的思考上。宇宙学真正成为一门具有现代意义的独立的学科，那还是在近100 年内的事。在半个世纪以前，大多数人对宇宙学还是抱有怀疑态度的。这半个世纪，宇宙学的发展，经历了彷徨、徘徊，经历了数据积累，经历了异军突起，经历了长足进步。时至今日，宇宙学已经成为了一门精确科学，它差不多达到了半个世纪之前粒子物理在人们心目中的地位。正是半个世纪以前，粒子物理领域新现象不断出现、新粒子不断被发现。新的发现触动了物理学的基本问题，就使物理学来了一个重大的飞跃。特别是吴健雄首次实验证明了李政道、杨振宁的理论，推翻了弱作用中的宇称守恒定律，使弱作用的正确机制很快确立。粒子物理成为了当时最前沿、也最活跃的学科。现在的宇宙学已经与半个世纪以前大不一样，它已经被普遍接受，成为了当今最前沿，最活跃的学科之一。人生活在地球上。在地球之外，首先看到的当推太阳，其次是月亮，此外就是众多的星星了。起初，人们弄不清楚太阳、月

第十一章稳恒电流的场(一)作业答案

一、利用毕奥—萨法尔定律计算磁感应强度毕奥—萨法尔定律：3 04r r l Id B d ?=πμ 1.有限长载流直导线的磁场)cos (cos 4210ααπμ-=a I B ,无限长载流直导线a I B πμ20= 半无限长载流直导线a I B πμ40=,直导线延长线上0=B 2. 圆环电流的磁场232220)(2x R IR B +=μ，圆环中心R I B 20μ=，圆弧中心πθ μ220? =R I B 电荷转动形成的电流：π ω ωπ22q q T q I === 【】基础训练1、载流的圆形线圈(半径a 1 )与正方形线圈(边长a 通有相同电流I ．如图若两个线圈的中心O 1 、O 2处的磁感强度大小相同，则半径a 1与边长a 2之比a 1∶a 2为 (A) 1∶1 (B) π2∶1 (C) π2∶4 (D) π2∶8 【】基础训练3、有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为a ，厚度不计，电流I 在铜片上均匀分布，在铜片外与铜片共面，离铜片右边缘为b 处的P 点的磁感强度B 的大小为 (A) ) (20b a I +πμ． (B) b b a a I +πln 20μ．(C) b b a b I +πln 20μ． (D) )2(0b a I +πμ．解法：【】自测提高2、通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状，则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为 (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ．解法：

浅谈速度隐身

浅谈速度隐身根据爱因斯坦相对论宇宙运动速度极限为光速，那宇宙力场微粒有没有可能超越光速运动呢？在超大质量中子星碰撞挤压喷射出力场微粒、黑洞内部加速挤压抛射力场微粒，当挤压力大于极限速度时空间阻力时这些力场微粒都有可能超过光速运动形成速度时间进而构成新时空。运动极限速度光速形成宇宙光速时空即基本时空，力场微粒被加速到超过光速度时间时就与光速时间不相同，由此进入高级别时空，这些超光速力场微粒已经不在光速时空中运行而突然消失。若超光速运动力场微粒没达到接近高级别时空速度上限，会在高级时空受到空间阻力使速度逐渐回落，回到宇宙光速基本时空即又回到光速以下，这些力场微粒又突然出现在我们感知时空中。力场微粒进入高级别时空阶段成为隐身运动，回到基本时空我们可能看到宇宙空间再次出现这些力场微粒。被加速力场微粒速度若接近高级时空极限速度，所受到空间阻力也几乎为零于是保持这一速度在高级别空间继续运动，不再回到宇宙基本光速时空了。高速运动力场微粒在相互吸力下形成运动线体，线体弯曲成各种形状成原子的基本粒子，再由基本粒子组成原子分子最终成为宏观物质，构成宏观物体力场微粒运动与宏观物体运动存在本质区别。宏观物体实质是力场微粒规则的空间运动团，宏观物体运动实质是整体力场微粒团向某个方向移动。光速时空中宏观物体移动速度小于力场微粒绝对速度，宏观移动只是力场微粒产生在移动方向上的分速度同时减小其方向分速度实现的分速度调整，总绝对速度不变。宏观移动速度增加或减少并不代表力场微粒绝对速度增加或减少，只是在绝对速度不变情况的分速度调整，宏观移动只改变力场微粒移动方向分速度与其他分速度大小转变。移动速度越大力场微粒在移动方向分速度增加越多其他方向分速度减少越多，移动减速越小其他方向分速度增大。当移动速度接近力场微粒绝对速度即光速时，移动速度与绝对速度接近于相等，则其他方向分速度均降到几乎为零，移动速度的增加实质是力场微粒分速度集中在移动方向而已。当移动速度超过力场微粒绝对速度即超光速时，实质是力场微粒绝对速度增加，这种情况是不可能发生的，就连接近光也不会发生。因为原子基本粒子即线体必须保持空间运动形式，才具有基本粒子构成原子的基础才能形成宏观物体，若移动速度接近绝对速度其他速度分量几乎为零，所有力场微粒就变成定向流体态状，线体崩溃基本粒子更不复存在、原子分子及宏观物体也不复存在。物体需要构成原子力场微粒团在相互强径引力与高速度扩张力平衡下处于平衡状态。若宏观物体移动下力场微粒团在移动方向以外分速度减小到几乎为零将影响到原子结构，必需要保持基本粒子的空间运动形态。若再度增加移动速度就必须提高绝对速度给予满足其他分速度，以满足空间运动所需的各方向分速度，这时力场微粒会受到空间运动阻力作用，力场微粒速度提升力越大受到空间阻力也越大。因为原子基本粒子力场微粒各方向分速度在绝对速度中的占较大，在绝对速度不变情况下要使分速度保持不变、保持基本粒子空间运动状态，就必须降低移动速度。若原子基本粒子增加移动速度会导致力场微粒绝对速度增加，会受到来自空间的巨大阻力，于是移动速度还远不及光速时力场微粒绝对速就已经超越光速了，就已经进入高级别时空运动，处在