8　粒子和宇宙

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十九章 原子核,第八节 粒子和宇宙,隐藏在原子内心的，是宇宙结构的秘密。,格拉肖,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,）,发现各种微粒的科学家,一、“基本粒子”不基本,二、发现新的粒子,大型强子对撞机的ATLAS传感器,万有引力,电磁力,弱相互作用,强相互作用,引力子,光子,轻子,强子,2.,按相互作用分类：强子、轻子、媒介子,(,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。,1.,正粒子、反粒子,分类,正反粒子,电荷量,e,轻 子,电子,子,子,-1 +1,-1 +1,-1 +1,0,0,0,中,微,子,轻子（,共,12,种,）,分类,粒子名称,介子,、,、,K,介子等,重子,核子,质子、中子及其反粒子,超子,超,子及反粒子,强子分类,1995,美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克,(Top Quark,),的存在,三、夸克模型,三、夸克模型,强子结构的夸克模型,下夸克,d,上夸克,u,奇夸克,s,粲夸克,c,底夸克,b,顶夸克,t,强子结构夸克模型,(1964,年,),：,介子（夸克和反夸克组成）重子（三个夸克组成）,四、宇宙的演化,四、宇宙的演化,大爆炸理论,(The Big Bang Theory),宇宙从一个“奇点”爆炸产生,宇宙大爆炸理论,大爆炸,开始,0.01,秒,1,秒,3,分钟,夸克物质形态,演化非常快,夸克和反夸克结合成各种介子、重子和反重子，形成强子物质。,质子,和,中子,形成,质子和中子开始结合成比较重的原子核，首先是形成氦核。,温度大约,10,15,K,温度降到了大约,2,10,12,K,温度降到了大约,10,9,K,宇宙大爆炸理论,3,分钟,38,万年,当今,出现其它各种原子、分子。,从大的范围来说，已经开始,形成星体，并出现星云系。,温度降到了大约,6000K,温度降到了大约,3000K,光子退耦合，不再和别的粒子相互作用，独立在宇宙中传播。,地球上出现分子形式的生命,地球上出现更,“,高等,”,生命,宇宙大爆炸理论,宇宙的未来,人马座三叶星云,弥漫星云,玫瑰星云,弥漫星云,五、,恒星的演化,2018年8月11日，人类第一颗太阳探测器帕斯卡号升空,恒星中心核可能经历的核燃烧过程及其生成物,恒星内部物理过程：,核心,H,枯竭壳层,H,燃烧,核心,He,燃烧核心,He,枯竭壳层,He,和,H,燃烧,核心,C,燃烧核心,C,枯竭壳层,C,、,He,和,H,燃烧,O,Ne,Si,燃烧,Fe,核,热力与重力的抗争,红巨星的终结会因质量的不同而有不同的结果：,质量为太阳三倍以下，会形成白矮星,。,质量为太阳三倍以上，则形成超新星。,热力与重力的抗争,红巨星乃恒星的,老年,状态，恒星内部的核融合将氢结合成氦、氦合成碳、碳合成氧,.,直至产生铁后，便不能再进行核融合。核融合变少，恒星温度下降，使恒星收缩。收缩后，又因收缩产生热力，恒星再次膨胀。恒星就如此落入重力与热力的竞争中。后期因铁核增大，膨胀收缩的幅度上升，形成称为,变星,的亮度脉冲星体。,红巨星,它为什么称为,红巨星,呢,?,当一星球，进入碳氮氧循环核能反应的变星阶段。此时星球的外观充满着,快速扩散,的气体，也因此而,降低了温度,，呈现,红色,的低温特征，如此,巨大,呈现泛红的星体被称之为,:,红巨星,星球外层气体会膨胀而成,:,红巨星,白矮星为小质量恒星的死亡方式。在红巨星阶段，气体层散发后，剩下的散发淡光的,铁核,，,这就是白矮星。白矮星,温度很高，质量也大,，,一立方厘米约为十个人的质量，,大小如同地球,。,白矮星最后会因能量散失,(,主要是光,),而变为暗淡无光的,黑矮星,。,新星,超新星的残骸,超新星为大质量恒星的死亡方式。恒星因,铁核质量周过大,，膨胀收缩激烈，铁核因重力使质子与电子结合，形成中子核和放出微中子。气体层收缩，冲击核心造成向外的冲击波，气体层爆发，造成,超新星。,超新星虽是一个恒星的死亡，但同时造就很多恒星的诞生。超新星造成的向外冲击波，使气体云压缩，形成,原始星,。,中子星是超新星爆炸后遗留的恒星核心，由,中子,构成，,密度为水的,1014(10,的,14,次方,),倍,，,仅一立方厘米的质量就足有全球人类那么重，大小仅为三十公里。,中子星的两个,强大磁极,，,带动四周带电粒子运行，放出电波。亦因自转轴与磁极不平行，电波因而呈圆周放射。地球便接收到一连串脉讯号，因此中子星亦称为,脉冲星,。,人类有史以来获得的第一张黑洞照片,关于黑洞不得不提的科学家,霍金,霍金,（全名斯蒂芬,威廉,霍金），渐冻症患者，全身瘫痪，不能发声。他是英国剑桥大学著名物理学家，被称为,“,宇宙之王,”,，,是黑洞研究最著名的科学家,。,恒星的形成与演化图,粒子物理,和,宇宙学,殊途同归,谢谢,!,