粒子物理的历史发展省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

王 宁，广西师范大学,粒子物理历史发展国家对探索微观世界关注国家对探索微观世界关注古代物质世界观古代物质世界观19世纪物质元素：元素周期表世纪物质元素：元素周期表20世纪初：近代基本粒子世纪初：近代基本粒子20世纪世纪60年代：当代基本粒子年代：当代基本粒子王 宁，广西师范大学第1页王 宁，广西师范大学, 19841984年年1010月月，在在位位于于北北京京玉玉泉泉路路边边中中国国科科学学院院高高能能物物理理研研究究所所院院内内，邓邓小小平平同同志志亲亲自自挥挥锨锨铲铲土土为为北北京京正负电子对撞机奠基。正负电子对撞机奠基。FromProf.H.Q.Jiang国家对探索微观世界关注国家对探索微观世界关注第2页王 宁，广西师范大学, 19881988年年1010月月，北北京京正正负负电电子子对对撞撞机机建建成成，邓邓小小平平等等中中央央领领导导再再次次来来到到高高能能物物理理研研究究所所，邓邓小小平平发发表表了了至至今今仍仍影影响响中中国国科科技技发发展展主主要要讲话。讲话。“说说起起我我们们这这个个正正负负电电子子对对撞撞机机，我我先先讲讲个个故故事事。有有一一位位欧欧洲洲朋朋友友，是是位位科科学学家家，向向我我提提了了一一个个问问题题：你你们们当当前前经经济济并并不不发发达达，为为何何要要搞搞这这个个东东西西？我我就就回回答答他他，这这是是从从久久远远发发展展利利益益着着眼眼，不不能能只只看眼前。看眼前。”“过过去去也也好好，今今天天也也好好，未未来来也也好好，中中国国必必须须发发展展自自己己高高科科技技，在在世世界界高高科科技技领领域域占占有有一一席席之之地地。假假如如六六十十年年代代以以来来中中国国没没有有原原子子弹弹、氢氢弹弹，没没有有发发射射卫卫星星，中中国国就就不不能能叫叫有有主主要要影影响响大大国国，就就没没有有现现在在这这么么国国际际地地位位。这这些些东东西西反反应应一一个个民民族族能能力力，也是一个民族、一个国家兴旺发达标志。也是一个民族、一个国家兴旺发达标志。”第3页王 宁，广西师范大学,兰州重离子加速器冷却储存环兰州重离子加速器冷却储存环“九五九五”期间，国家又同意了期间，国家又同意了另一个研究物质微观规律重大另一个研究物质微观规律重大科学工程项目科学工程项目-兰州重离子加兰州重离子加速器冷却储存环工程（速器冷却储存环工程（HIRFL-HIRFL-CSRCSR），它是兰州重离子加速），它是兰州重离子加速器器(HIRFL)(HIRFL)扩建工程，工程总扩建工程，工程总投资投资2.9352.935亿元，建设周期五亿元，建设周期五年。年。国家非常重视对物质微观世界国家非常重视对物质微观世界研究。研究。第4页王 宁，广西师范大学,“十一五”期间，我国将投资60多亿多亿元开启建设12项大科学装置 在建项目在建项目n北京正负电子对撞机二期工程，由高能物理研究所承建；n大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜)，由国家天文台承建；n东半球空间环境地基综合监测子午链，由空间科学与应用研究中心承建；n上海同时辐射光源()，由上海应用物理研究所承建；n武汉国家生物安全试验室()，由武汉病毒研究所承建；n兰州重离子加速器冷却储存环工程，由近代物理研究所承建；n中国西南野生生物种质资源库，由昆明植物研究所承建；n全超导托卡马克核聚变试验装置，由合肥物质科学研究院承建。将建项目：将建项目：n强磁场试验装置稳态部分，由合肥物质科学研究院承建；n航空遥感系统，由电子学研究所承建；n米口径球面射电望远镜()，由国家天文台承建；n海洋科学综合考查船，由海洋研究所承建；n蛋白质科学研究设施，由上海生命科学研究院承建；n散裂中子源，由高能物理研究所承建。第5页王 宁，广西师范大学,访中国科学院常务副院长白春礼院士访中国科学院常务副院长白春礼院士大科学装置一个主要特点是投资巨大、耗时较长，在发达国家都感到吃力大科学装置一个主要特点是投资巨大、耗时较长，在发达国家都感到吃力情况下，中国为何要开展这些工程？情况下，中国为何要开展这些工程？当前全球竞争日趋激烈，加强创新能力建设成为世界各国提升国际竞争当前全球竞争日趋激烈，加强创新能力建设成为世界各国提升国际竞争力主要国策。我国确立了建设创新型国家发展战略，而大科学装置在创新力主要国策。我国确立了建设创新型国家发展战略，而大科学装置在创新能力提升中占据主要地位。能力提升中占据主要地位。人类探索自然世界必须借助科学仪器。伴随科学技术发展，人类对物人类探索自然世界必须借助科学仪器。伴随科学技术发展，人类对物质结构认识是从一开始看到身边各种物质逐步深入到细胞、分子、原子和质结构认识是从一开始看到身边各种物质逐步深入到细胞、分子、原子和原子核深层次，这些原子内部结构与运动信息只有借助大科学装置才能取原子核深层次，这些原子内部结构与运动信息只有借助大科学装置才能取得，而这些信息是众多学科前沿研究基础。得，而这些信息是众多学科前沿研究基础。当前，世界各国都认识到大科学装置在国家创新能力中主要地位，许当前，世界各国都认识到大科学装置在国家创新能力中主要地位，许多国家尤其是发达国家在已经建设众多大科学装置基础上，纷纷制订雄心多国家尤其是发达国家在已经建设众多大科学装置基础上，纷纷制订雄心勃勃大科学装置发展规划并加大对大科学装置投入规模。勃勃大科学装置发展规划并加大对大科学装置投入规模。我国要在未来科技竞争中取得优势，必须建造大科学装置提升原始创我国要在未来科技竞争中取得优势，必须建造大科学装置提升原始创新能力，提升我国基础科学和前沿高技术领域创新能力，在部分科技前沿新能力，提升我国基础科学和前沿高技术领域创新能力，在部分科技前沿领域在国际上占据一席之地。领域在国际上占据一席之地。Fromhttp:/ 宁，广西师范大学, 物质世界是由什么组成？物质世界是由什么组成？物质世界是怎样组成？物质世界是怎样组成？认识物质结构伎俩有哪些？物认识物质结构伎俩有哪些？物质微观世界对人类影响？质微观世界对人类影响？漫游物质微观世界漫游物质微观世界,探索微观奥秘对人类社会影响探索微观奥秘对人类社会影响第7页王 宁，广西师范大学, 古代物质世界气一元论阴阳学说五行学说五行学说是中国古代一种朴素唯物主义哲学思想；一方面认为世界万物是由金木水火土五种基本物质所构成；其次又认为任何事物都不是孤立、静止，而是在不停相生、相克运动之中维持着协调平衡在欧洲，古希腊人认为大地是由水、火、土和空气等元素组成；公元前5世纪后半期，德谟克利特（Democritus）认为万物是由不可分割称为原子粒子组成。原子：古希腊语 不可分割。注意区分粒子（particle）和离子（ion）第8页王 宁，广西师范大学, 元素周期表与核素图19世纪初，道尔顿道尔顿（J.Dalton）提出每一个元素都代表一个特定原子，不一样元素原子，其性质首先是重量不一样。1869年，俄国人门捷列夫门捷列夫分析当初63种元素化学性质，排列出元素周期表，而且预言了当初还未发觉各种元素及其化学性质。超重元素合成超重元素合成是当前核物理界研究热点。107-112GSI(命名到111)113116,118Dubna113RIKEN19世纪末，原子论大多熟悉，但还未普遍；英国倾向于原子论；德国受经验哲学家马赫影响（玻尔兹曼用原子假说解释热现象，遭同事非难，而于19自杀）第9页王 宁，广西师范大学,19世纪末、20世纪初，人们发觉了一系列新现象：阴极射线、光电效应、放射性、X射线等等，对原子结构认识渐渐进入微观层次。1897年，J.J.Thomson测定阴极射线荷质比发觉电子；19，M.Planck研究热辐射理论，提出光量子化理论；1095年，A.Einstein经过光电效应试验发觉光子；19，R.A.Millikan经过油滴试验测定电子电荷数值，证实电荷量子化；19，L.Rutherford粒子轰击靶核存在大角度散射，提出原子核概念；19，L.Rutherford粒子轰击14N靶，发觉了质子；（原子核中有质子）1932年，J.Chadwick在人工核反应中发觉中子；（原子核中有中子）1931年，W.Pauli依据原子核衰变（np+e+v），提出中微子假设；1932年，C.D.Anderson利用云室研究宇宙射线发觉了正电子，证实了狄拉克理论20世纪早期：近代基本粒子世纪早期：近代基本粒子第10页王 宁，广西师范大学, 阴极射线阴极射线有5位科学家在研究阴极射线相关工作中取得了诺贝尔奖克鲁克斯管克鲁克斯管示意图。A是低压电源，提供阴极C加热能量。B是高压电源，为覆磷阳极P提供电压。M是蒙片，其电位与阴极相同，其图像显示在屏幕上磷不发光部位 1858年德国物理学家普吕克尔(J.Plucker)在利用放电现象时发觉了阴极射线第11页王 宁，广西师范大学,参见http:/ 宁，广西师范大学,1879年，他证实阴极射线不但能传递能量,还能传递动量.物理学讨论会上演示磁场对射线偏转，他认为,阴极射线是由带负电“分子流”组成.这些分子是真空管内残余气体分子,它们撞到阴极上,带上了负电荷,于是就受到阴极排斥,沿着与阴极表面垂直方向飞走.这种光线到底是什么？这种光线到底是什么？舒斯特，1890年依据阴极射线磁偏转和放电管电极之间电势差来预计这一带电粒子荷质比e/m,在5106-1010库仑/千克之间.由此得出结论,阴极射线是由带电原子组成.参看郁忠强编著从原子到夸克第13页王 宁，广西师范大学,勒纳德-将阴极射线引出放电管外,作出了“勒纳德窗”重大发觉德国 物理学家Plcker和Goldstein都认为阴极射线是类似于紫外线以太波.赫兹也认为这种光线是一个电磁波。从1883年起赫兹赫兹（H.Hertz）对阴极射线进行了一系列试验，发觉阴极射线是连续射出，而且观察到阴极射线在电场中不偏转。1891年，他更深入发觉，阴极射线能够穿透金属薄片（金箔、银箔、铝箔），（因为当初人们已知任何物质粒子都不可能穿过金属薄片）。所以认为阴极射线不是粒子流。第14页王 宁，广西师范大学,n以克鲁克斯为代表英国学派带电微粒说n以赫兹为代表德国学派波动说阴极射线终究是什么？阴极射线终究是什么？是带电粒子流还是电磁波？是带电粒子流还是电磁波？第15页王 宁，广西师范大学,为了证实波动说正确,GoldsteinGoldstein做了一个准确光谱试验,他特制了一根L L形形放电管放电管，电极A、B轮番充当阴极,用光谱仪观察谱线.假如阴极射线是分子流,它发出光应产生多普勒效应,光频率应与分子流运动方向相关,用光谱仪观察到从A端和B端发出射线频率应该不一样.可是,试验证实,不论是哪一端发出阴极射线,其频率都是相同.波动学说一个新证据第16页王 宁，广西师范大学,1895年,法国物理学家佩兰(J.B.PerrIn,1870-1942)做了著名法拉第筒试验。他在阳极B中安装了一个法拉第筒F,用以接收从阴极C发出射线电荷,再由静电计检验电荷正负.试验结果是静电计带负电.他用磁场先将阴极射线偏向一方,使它无法进入小孔H.这时,静电计指针恢复到零,从而证实负电荷正是阴极射线携带.佩兰经过试验认为阴极射线是带负电粒子流.但他试验无法做出判决性结论,因为它无法证实静电计所带电荷一定是阴极射线传入(也可能其它负电粒子和阴极射线是同时从阴极发出).微粒学说一个新证据第17页王 宁，广西师范大学,n3.1测阴极射线携带电荷测阴极射线携带电荷汤姆生将佩兰试验作了一项重大改进.他把与静电计相连接收器(法拉第筒)安装在真空管侧面.平时没有电荷进入接收器,用磁场使射线偏转,当磁场到达某一值时,接收器接收到电荷猛增,说明电荷确实来自阴极射线.为了判断终究哪种观点正确，很多人继续研究阴极射线。汤姆生（汤姆生（J.J.Thomson）对阴极射线研究）对阴极射线研究J.J.Thomson第18页王 宁，广西师范大学,n3.2用静电场使射线偏转用静电场使射线偏转汤姆生重复了赫兹用静电场使阴极射线发生偏转试验.开始并没有观察到任何连续而稳定偏转。但细心汤姆逊发觉在金属板上外加电压瞬间阴极射线出现短暂偏转，然后很快地回到管壁标尺中点。汤姆逊抓住这瞬间异常，分析出现这种现象可能原因。假如克鲁克斯试验是正确话，阴极射线在电场中也应该偏转。为了排除管中气体影响，汤姆逊利用了当初最先进真空技术，将放电管内空气一直抽到只剩下极小量空气时，终于排除了电离气体屏蔽作用，使阴极射线在电场中发生了稳定电偏转。第19页王 宁，广西师范大学,n3.3测阴极射线荷质比测阴极射线荷质比汤姆生从上述试验结果中完全得出了阴极射线是带负电粒子流结论.不过,这些粒子是分子、原子,还是更小物质微粒呢?第20页王 宁，广西师范大学,1.第一步:让阴极射线过一条狭缝进入阳极内金属筒(法拉第筒),利用静电计测量一定时间内金属筒取得电量Q.若进入筒内微粒数为N,每个微粒所带电量为e,则Q=Ne.2.第二步:插入热电偶,经过一样时间后读出温升.若进入筒内微粒动能W因碰撞全部转变成热能,则W可由温升计算出,其值为:W=Nmv2/2.式中m、v分别为微粒质量和速度3.第三步:加上磁场使射线偏转.若R为微粒运动轨道曲率半径,H为磁感应强度,则Hev=mv2/R.由以上三式可计算出e/m=2W/H2R2Q.e/m=(1.72.5)1011c/kg.以后他又采取用静电场和磁场使阴极射线偏转方法,测得e/m=(0.70.9)1011c/kg,其值约为当初电解中氢离子荷质比1000倍.第21页王 宁，广西师范大学,1、电子发觉、电子发觉:汤姆逊认为更主要是应该设法测出阴极射线中那些原子质量。1897年，汤姆逊巧妙地将电场和磁场结合起来，首先测出了阴极射线速度，并深入测量出了阴极射线中带负电“原子”所携带电荷量和它质量比值，称为“荷质比”。证实该射线其实是带电粒子束，人们称其为“电子”。J.J.Thomson电子质量仅仅是氢原子质量大约1/1700，而且不论什么起源得到电子，都含有相同性质。汤姆逊由此得出了明确结论：原子并不是物质可分性最终极限，从原子中能够深入分出电子。这一开创性工作使其获19诺贝尔物理学奖第22页王 宁，广西师范大学,德国维尔茨堡大学校长、物理学家伦琴（德国维尔茨堡大学校长、物理学家伦琴（W.K.RontgenW.K.Rontgen，1845-19231845-1923）2 2、X X射线发觉射线发觉伦琴试验室伦琴试验室第一第一张张X光片光片1895年11月8日，伦琴也研究阴极射线穿透现象，为了预防紫外线和可见光影响，并不使管内可见光线漏出管外，伦琴用黑硬纸板把放电管严密地套封起来，在接通电源后，他意外地发觉不远处一块涂有钡铂氰化物屏上发出了荧光。经过几天废寝忘食研究，他确定了荧光屏发光是因为射线管中发出某种射线所致。因为当初对于这种射线本质和属性还了解得极少，所以他称它为X射线，表示未知意思。第23页王 宁，广西师范大学,X射射线线是由高速是由高速电电子撞子撞击击物体物体时产时产生，从本生，从本质质上它和可上它和可见见光一光一样样，是一个，是一个电电磁波，波磁波，波长约长约：0.0010.01(nm)伦琴荣获19诺贝尔物理奖，成为诺贝尔物理奖第一个获奖者。X射线发觉不但解开了物理学革命序幕，也为医疗保健带来新希望。在1879年1888年，伦琴在吉森大学进行了多方面选题理论和试验研究，包含电磁学、光学、晶体物理学。这使他对各种专门问题都含有广博知识，对他以后发觉也会有很大作用。K+-A第24页王 宁，广西师范大学,18961896年，法国物理学家贝克年，法国物理学家贝克勒尔（勒尔（Becquerel,1852-Becquerel,1852-19081908）在对一个荧光物质）在对一个荧光物质（硫酸钾铀）进行研究时发（硫酸钾铀）进行研究时发觉了天然放射线，觉了天然放射线，贝克勒尔贝克勒尔射线射线。3、放射性发觉放射性发觉第25页王 宁，广西师范大学,玛丽玛丽居里（居里（M.S.CurieM.S.Curie，1867-19341867-1934）居里夫人从1897年开始直至1934年逝世38年科学生涯中，她以惊人毅力、顽强意志、高度智慧全心投入放射性研究，发觉了放射性元素“镭”和“钋”。19完成了她名著论放射性，因为她出色贡献：19，居里夫妇和贝克勒尔共享了诺贝尔物理奖。19又荣获了诺贝尔化学奖第26页王 宁，广西师范大学,天然放射性核素能够自发地放出各种射线,从而衰变为另一个核素。射线：射线：带带两个正两个正电电荷氦核荷氦核 粒子流；粒子流；射射线线：带负电带负电荷高速荷高速电电子流；子流；射射线线：从原子核内放出来从原子核内放出来电电磁波，磁波，它它实际实际上是一束能量极高光子流，上是一束能量极高光子流，它波它波长长比比X射射线还线还要短，穿透本事要短，穿透本事比比X射射线线更更强强。第27页王 宁，广西师范大学,1895-1897三大发觉，使物理学发生了深刻改变：电电子子发觉发觉否定了原子是最小物否定了原子是最小物质结质结构构单单元元说说法法 过过去去认为认为除可除可见见光外光外电电磁波只有没有磁波只有没有线电线电波、波、红红外外线线和和紫外紫外线线，现现在却有了波在却有了波长长更短更短X X射射线线和和射射线线。过过去去认为认为原子是不可原子是不可变变，自从，自从发觉发觉放射性后，放射性后，认识认识到到原子是可原子是可变变。三大发觉打开了微观世界窗户，把物理学从十九世纪经典物理三大发觉打开了微观世界窗户，把物理学从十九世纪经典物理学阶段推进到二十世纪当代物理学阶段。学阶段推进到二十世纪当代物理学阶段。第28页王 宁，广西师范大学,1、汤姆逊葡萄干面包模型-19，汤姆孙提出原子结构模型：原子里面带正电部分均匀地分布在整个原子球体中，而带负电电子镶嵌在带正电球体之中。带正电球体与带负电电子二者电量相等，故原子不显电性。原子结构模型发展原子结构模型发展第29页王 宁，广西师范大学,2、卢卢瑟福核式模型瑟福核式模型卢瑟福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.汤姆逊硕士。19卢瑟福荣获诺贝尔化学奖，同年在曼切斯特大学任教，继续指导他学生进行粒子散射试验研究。第30页王 宁，广西师范大学,关键性发觉-卢瑟福试验n19英国科学家卢瑟福发觉粒子穿过物质薄层被散射时，存在着大角度散射事例n说明原子中正电荷是集中在一个很小区域(直径10-12cm)之中。第31页王 宁，广西师范大学,+-粒子散射粒子散射1/8000被反射，大部分透被反射，大部分透过过 粒子束射向金箔：粒子束射向金箔：第32页王 宁，广西师范大学,文科物理原子由原子核和核外原子由原子核和核外电电子子组组成，原子核成，原子核带带正正电电荷，占据整个原荷，占据整个原子极小一部分空子极小一部分空间间，而而电电子子带负电带负电，绕绕着着原子核原子核转动转动，如同行，如同行星星绕绕太阳太阳转动转动一一样样。原子核式模型：原子核式模型：原子核式模型：原子核式模型：19卢瑟福提出原子“有核结构模型”第33页王 宁，广西师范大学,原子核是否有结构？nn因为它看起來很小、坚固而又密集，所以科学家最初认为原子核就是基本元素。n19卢瑟福使用放射性元素射线轰击靶核方法，第一次取得了原子核人工裂变，在氮核中打出最简单原子核氢核(即质子)这说明原子核还是复合系统nn一个流行看法：原子核是由质子和电子组成！第34页王 宁，广西师范大学,核物剪发展转折点核物剪发展转折点-1932-1932 在在19291929年年,美国物理学家米利肯写道美国物理学家米利肯写道:全部原子都是由一定数量带正电和带负电电子组全部原子都是由一定数量带正电和带负电电子组成。全部化学力都是因为正、负电子之间吸引引发。成。全部化学力都是因为正、负电子之间吸引引发。全部弹力都是因为电子之间吸引和排斥。一句话，从全部弹力都是因为电子之间吸引和排斥。一句话，从本质上看，物质本身是电性。本质上看，物质本身是电性。19321932年查德威克年查德威克(J(JChadwick)Chadwick)在人工核裂变试在人工核裂变试验中发觉了中子，中子质量与质子相同，但不带电验中发觉了中子，中子质量与质子相同，但不带电第35页王 宁，广西师范大学,物理学研究方法物理学研究方法物理学是一门理论与试验高度结合准确科学，物理学是一门理论与试验高度结合准确科学，其研究方法能够概括为：其研究方法能够概括为：修改理论修改理论提出命题提出命题推测答案推测答案理论预言理论预言试验检验试验检验应应 用用物理上直觉、想物理上直觉、想象力、洞察力也象力、洞察力也经常产生重大突经常产生重大突破和发觉破和发觉第36页王 宁，广西师范大学,卢瑟福卢瑟福用alpha粒子轰击靶核发觉大角度偏转，建立原子核概念原子核概念。E.Rutherford卢瑟福更重视对年轻人培养。在他学生中有12位取得了诺贝尔奖，其中包含玻尔、查德威克(1932年查德威克发觉了中子年查德威克发觉了中子)等。英国剑桥大学卡文迪什（Cavendish）试验室第37页王 宁，广西师范大学,一个深夜，担任英国剑桥大学卡文迪许试验室主任卢瑟福，一个深夜，担任英国剑桥大学卡文迪许试验室主任卢瑟福，披着外衣来检验试验室，发觉一位学生还在做试验。披着外衣来检验试验室，发觉一位学生还在做试验。卢瑟福就问他：卢瑟福就问他：“你早晨干什么了？你早晨干什么了？”学生回答：学生回答：“在做试验。在做试验。”卢瑟福又问：卢瑟福又问：“那你下午做什么了？那你下午做什么了？”学生回答：学生回答：“做试验。做试验。”卢瑟福提升嗓门问：卢瑟福提升嗓门问：“那你晚上又做什么呢？那你晚上又做什么呢？”学生挺直了胸脯回答：学生挺直了胸脯回答：“我还在做试验。我还在做试验。”卢瑟福对他说：卢瑟福对他说：“你整天做试验，还有什么时间用于思索呢？你整天做试验，还有什么时间用于思索呢？”E.Rutherford第38页王 宁，广西师范大学,103kilo千106mega兆109giga吉1012tera太103milli毫106micro微109nano纳1012pico皮1015femto飞原子尺度1埃埃1010m核子（质子、中子）半径1fm=1015m原子核半径1.16A1/3fm第39页王 宁，广西师范大学,原子与原子核尺度安联体育场安联体育场（德国，慕尼黑德国，慕尼黑）第40页王 宁，广西师范大学,第41页王 宁，广西师范大学,1m10-2010-1510-1010-5101510510101025 1020W+粒子粒子介观介观宏观宏观宇观宇观天体物理天体物理粒子物理粒子物理两大尖端紧密衔接两大尖端紧密衔接山山太阳系太阳系地球地球星系团星系团星系星系原子原子原子核原子核DNA人人微观微观第42页王 宁，广西师范大学,粒子物剪发展中，我国部分科学家贡献1930年，赵忠尧教授在美国CIT试验室发觉硬射线经过重物质时产生反常吸收和特殊辐射（这实际是正负电子正确产生和湮灭现象），他同事Anderson为搞清楚这种现象，利用云室观察到了正电子。（正电子发觉前导）1935年，日本汤川秀树（H.Yukawa）假设核子之间经过交换介子来产生核力（强相互作用），而且预言该介子质量在200多倍电子质量。1937年发觉介子（206倍电子质量）后，人们误认为它就是汤川所预言粒子，后才有些人提出介子不是汤川粒子(真正传递强相互作用是273倍电子质量介子)。1948年中国物理学家张文裕教授直接观察宇宙射线中介子与物质相互作用试验结果，提出u+p-n+v弱作用微观过程，确证介子不参加强相互作用。赵忠尧教授张文裕教授第43页王 宁，广西师范大学,1960年，中国核物理学家，”两弹一星元勋”王淦昌王淦昌教授领导研究小组在401所发觉反西格玛负超子（反西格玛负超子（）。1965年前后，中国理论物理学家们提出了“层子模型”，属于强子结构新领域开创性工作。1988年中国建立了一台2x2.2/2.8GeV北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机，开展了辽阔应用研究工作。王淦昌教授束流输运线电子直线加速器第44页王 宁，广西师范大学, 当代基本粒子1964年美国物理学家盖尔曼（M.Gell-Mann）和茨威格（G.Zweig）提出了夸克模型：1).强子由三种夸克组成（u,d,s）2).介子由一个夸克和一个反夸克组成3).一个重子由三个夸克组成。到20世纪60年代人们陆续发觉了大批新粒子以及共振态粒子，数目到达300各种。人们继续探索粒子更基本结构。什么是夸克什么是夸克第45页王 宁，广西师范大学,夸克模型提出中子、质子这一类强子是由更基本单元夸克(quark)组成，很多中国物理学家称其为“层子”。它们含有分数电荷，是电子电量2/3或-1/3倍，自旋为1/2。最初解释强相互作用粒子理论需要三种夸克，叫做夸克三种味，它们分别是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇异夸克(strange,s)。1974年华裔科学家丁肇中发觉了J/粒子，要求引入第四种夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)（丁肇中（丁肇中因发觉粲夸克而获诺贝尔物理学奖因发觉粲夸克而获诺贝尔物理学奖）。1977年发觉了粒子，要求引入第五种夸克底夸克(bottom,b)。1994年发觉第六种夸克顶夸克(top,t)，人们相信这是最终一个夸克。夸克理论认为，全部重子都是由三个夸克组成，反重子则是由三个对应反夸克组成。比如质子(uud)，中子(udd)。夸克理论还预言了存在一个由三个奇异夸克组成粒子(sss)，这种粒子果然于1964年在氢气泡室中观察到，叫做负粒子。盖尔盖尔曼所以取得了诺贝尔奖曼所以取得了诺贝尔奖。第46页王 宁，广西师范大学, 什么是媒介子什么是媒介子物质之间存在相互作用，而传递这种作用粒子称为媒介子1强相互作用（核力），媒介子为介子介子或胶子胶子2弱相互作用（粒子衰变），媒介子为中间玻色子中间玻色子3电磁相互作用，媒介子为光光子子4万有引力，媒介子为引力子引力子第47页王 宁，广西师范大学, 什么是轻子什么是轻子轻子就是不参加强相互作用费米子，它们参加弱相互作用与电磁作用。它们自旋为1/2。至今试验上还没有发觉轻子有任何结构，所以通常被认为自然界最基本粒子之一。已经发觉轻子包含电子、子、子三种带一个单位负电荷粒子，分别以e-、-、-表示，以及它们分别对应电子中微子、子中微子、子中微子三种不带电中微子，分别以e、表示。加上以上六种粒子各自反粒子，共计12种轻子。第48页王 宁，广西师范大学,学习与思索学而不思则罔，学而不思则罔，思而不学则殆。思而不学则殆。孔子孔子 论语论语为政为政第49页