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第五章 物质的基本结构与统一场论,一、物质的基本结构：夸克和轻子,1.中子与反电子的发现 查德威克：中子 狄拉克：预言反电子 2.夸克的发现 肯德尔、弗里德曼与泰勒：用电子轰击质子 盖尔曼：Three quarks for master mark,3.夸克的“味”和“色” 六味：上(u)、下(d)；奇异(s)、粲(c)；顶(t)、底(b) 三色：红（R）、绿（G）、蓝（B）三色,4.夸克禁闭：物质内部不能分离出自由夸克的现象 打出一个介子,5.“渐进自由”：夸克越相互接近、其相互作用力越减小的现象,6.轻子家族：电子、子、子及其各自的中微子 泡利：中微子,厄普代克:“宇宙的烦恼”： 中微子多么微小 没质量微不足道 没有电荷 对谁也不干扰。 地球是个傻大个 驰骋穿过自逍遥,无论气体多特异 还是铜墙铁壁挡 它进退伸缩真自如 穿过了地球 还回头礼貌一笑。 深夜它从床底飞出 穿过梦中人的身体 惊动不了一丝一毫,啊，我说 这宇宙真令人烦恼 你却道： 世事无限真奇妙！,7.粒子的自旋 费密子:自旋为1/2的奇数倍的粒子 玻色子:自旋为1/2偶数倍的粒子,二、自然界的四种基本作用力,三、统一理论,1.弱-电统一理论 温伯格与萨拉姆,2.大统一理论（GUT） 统一弱、电与强相互作用,3.超统一理论（SUT） 统一四种作用力,（1）卡鲁查-克莱因理论：隐蔽的时空维度,（2）11维的宇宙 3维空间+1维时间+7个补充空间维度 引力：3维空间弯曲 其它作用力：7个补充空间维度的弯曲,4.粒子对撞机 北京正负电子对撞机(BEPC):1988年，5.6吉电子伏特,周长240米 西欧核子研究中心正负电子对撞机(LEP):1998年，100吉电子伏特,周长27公里 美国超导超级对撞机(SSC):周长87.5公里，耗资80亿美圆,四、微观时空：翻腾的“量子泡沫”,五、超弦理论：宇宙万有理论（T.O.E）,宇宙的终极构成不是简单、无维的数学点，而是在单维内展开的无穷、细小的弦，宇宙中的一切粒子和力都是弦的振动.,六、宇宙终极理论之争,1.确实存在一个完整的统一理论，如果我们足够聪明的话，总有一天将会找到它。 2.并不存在宇宙的最终理论，仅仅存在一个越来越精确地描述宇宙的无限的理论 序列。 3.并不存在宇宙的终极理论；事件在一定程度之外不可能被预言，仅仅是以一种紊乱 或任意的方式发生。,思考题,什么是“夸克禁闭”?,
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