从原子核到夸克
原子模型发展史
实心球模型
西瓜模型
(枣糕模型)
行星绕太阳模型 分层模型 电子云模型
英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)
近代科学原子论
• 一切物质都是由最小的不能 再分的粒子——原子构成。 • 原子模型：原子是 ——汤姆生发现了电子(1897年)
万物——无论是 生物还是非生物，都 是由微粒构成的。
我们知道分子是由原子构成的，通过扫描 遂道显微镜（STM）可以看到单个的原子。 那么原子又是由什么构成的呢？实心球的模型 能否代表原子的真实结构？原子是否还可以再 分？
为了探索原子内部结构，科学家们进行了 无数的实验。他们用原子模型来表示原子，并 通过实验来不断的修正模型。
• 电子是种带负电、有一定 质量的微粒，普遍存在于 各种原子之中。 • 汤姆生原子模型：原子是 一个平均分布着正电荷的 粒子，其中镶嵌着许多电 子，中和了电荷，从而形 英国物理学家汤姆生 （J.J.Thomson ,1856~1940） 成了中性原子。
卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。
1909年卢瑟福指导他的两 个学生(盖革与马斯登)在曼彻 斯特大学做了著名实验:用α 粒 子去轰击金箔,大多数粒子都直 接穿过金箔,少数只产生很小的 偏转,然而的极少数的粒子会反 弹回去. 卢瑟福说:“好象你用一炮弹去 轰击一张薄纸,而炮弹返回把你 打中.”他对这一实验结果的解 释是: α 粒子可能被质量很大 但体积很小的核碰撞回来,原子 核带正电荷,位于原子的中心.
原子结构模型是科学家根据自己的认识， 对原子结构的形象描摹。一种模型代表了人类 对原子结构认识的一个阶段。人类认识原子的 历史是漫长的，也是无止境的。下面介绍的几 种原子结构模型简明形象地表示出了人类对原
子结构认识逐步深化的演变过程。
高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.4 粒子物理与宇宙的
4.4 粒子物理与宇宙的起源[先填空]1.对粒子的认识过程(1)“基本粒子”：知道原子核的组成之后，人们以为电子、质子、中子等是组成物质的最基本的粒子.(2)新粒子的发现①1912年，赫斯证实有射线从宇宙空间射来，之后，许多物理学家对宇宙射线研究发现了一些新粒子.②人们用高能加速器实验，发现了更多的新粒子，如1937年发现μ子，1947年发现了k介子和π介子，此后又发现了子，现在已发现的粒子总数达400多种.2.夸克模型(1)夸克：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的.(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；上夸克、下夸克带的电荷量分别为元电荷的＋23e或－13e.(3)意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷，但人们还无法获得自由的夸克.3.粒子的类型(1)强子：参与强相互作用，包括质子、中子、介子和超子.(2)轻子：不参与强相互作用，包括电子、μ子、τ子以及与之相联系的三种中微子.(3)传递相互作用的粒子：包括传递电磁作用的光子、传递弱相互作用的中间玻色子W±、Z 0，以及传递强相互作用的胶子.4.加速器和粒子物理：粒子物理学研究的工具是高能加速器和粒子探测器.高能加速器是指能使粒子能量达到3×109_eV 以上的加速器.[再判断]1.质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子.(×)2.质子和反质子的电量相同，电性相反.(√)3.按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元.(√) [后思考]1.为什么说基本粒子不基本？【提示】 一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒子组成的.2.什么是反粒子？所有的粒子都存在反粒子吗？【提示】 实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子.按照粒子的对称性，有一个粒子，就应该有一个反粒子.[核心点击]1.新粒子的发现及特点(1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子.(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子.4.加速器的种类有：(1)回旋加速器，(2)直线加速器，(3)对撞机.1.关于粒子，下列说法正确的是( )A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.强子中也有不带电的粒子C.夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位E.超子的质量比质子的质量还大【解析】 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 错误，B 正确；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－e3，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C 错误，D 正确；超子属于强子，其质量比质子质量还大些，E 正确.【答案】 BDE2.在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在.(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子( 0＋1e)，即中微子＋11H ―→10n ＋ 0＋1e.可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________.(填写选项前的字母) A.0和0 B.0和1 C.1和0D.1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即 0＋1e ＋ 0－1e ―→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg ，反应中产生的每个光子的能量约为________J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小.【解析】 (1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A 正确.(2)产生的能量是由于质量亏损.两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E ＝Δmc 2，故一个光子的能量为E 2，代入数据得E2＝8.2×10－14J.正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律.(3)物质波的波长为λ＝h p，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p ＝2mE k ，因为m n >m e ，所以p n >p e ，故λn <λe .【答案】 见解析处理新粒子问题的方法核反应过程中新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律，所以应熟练地掌握物理知识和物理规律，并灵活应用.[先填空] 1.宇宙的演化宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始形成的.大爆炸之后随温度的降低，宇宙物质从密到疏，逐渐形成气态物质、气云、恒星体系，成为今天的宇宙天体.2.恒星的演化(1)形成：大量星际物质逐渐凝聚成星云，大块星云在引力作用下逐渐凝成原恒星. (2)演化①原恒星收缩，温度升高达7×106_K 时，开始氢聚变成氦的热核反应，产生的斥力与引力达到平衡，恒星进入相对稳定阶段，迄今90%的恒星处在该阶段，时间持续约100亿年左右.②随着氢的减少，核反应的能量不足，星体又开始收缩、温度随之上升，温度达到1×108K 时，发生“氦燃烧”形成碳，恒星演化为红巨星.③恒星核能耗尽就进入末期，其形态有白矮星、中子星和黑洞. [再判断]1.目前，太阳内的热核反应主要是氢核聚变为氦核的反应.(√)2.宇观世界和微观世界是彼此孤立的，没有任何相互联系.(×)3.宇宙将一直会膨胀下去.(×)[后思考]物理学家把自然界的力归结为哪几种相互作用？【提示】物理学家已经把自然界多得数不胜数的力，归结为强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用这四种作用.物理学家的进一步追求，就是把这四种各有特色的相互作用再综合在一个统一的理论体系中.[核心点击]1.恒星的诞生2.恒星的稳定期当温度超过107K时，氢通过热核反应成为氦，释放的核能主要以电磁波的形式向外辐射.辐射产生的向外的压力与引力产生的收缩压力平衡，这时星核稳定下来.恒星在这一阶段已停留了50亿年.太阳目前正处于这一阶段的中期，要再过50亿年才会转到另一个演化阶段.3.恒星的衰老当恒星核心部分的氢大部分聚变为氦以后，核反应变弱，辐射压力下降，星核在引力作用下再次收缩.这时引力势能产生的热将使温度升得更高，于是发生了氦核聚合成碳核的聚变反应.类似的过程一波接一波地继续下去，出现了氧、硅，直到铁等更重的元素.恒星在这个阶段要经历多次膨胀与收缩，光度也发生周期性的变化.当各种热核反应都不再发生时，由热核反应维持的辐射压力也消失了.星体在引力作用下进一步收缩，中心密度达到极大.4.恒星的归宿恒星最终归宿与恒星的质量大小有关：当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为白矮星；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍～2倍时，演变为中子星；当恒星的质量更大时，演变为黑洞.3.根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )A.夸克B.质子C.轻子D.中子E.胶子【解析】 宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A 、C 、E 正确，B 、D 错误.【答案】 ACE4.关于宇宙和恒星的演化，下列说法正确的是( ) A.宇宙已经停止演化B.恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定C.当温度达到一定值时，恒星内发生氦聚变，亮度增强D.恒星最终都会演化为黑洞E.恒星最终可能演化为中子星【解析】 目前宇宙的演化仍在进行，A 错.恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定，B 对.恒星内由氢聚变转变为氦聚变时，亮度增加，C 对.根据最终质量的不同恒星最终演化为白矮星或中子星或黑洞，D 错，E 对.【答案】 BCE5.已知从地球上的逃逸速度v ＝2GMR，其中G 、M 、R 分别为万有引力常量、地球的质量和半径 .已知G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，光速c ＝2.99×108m/s ，逃逸速度大于真空中的光速的天体叫黑洞，设黑洞的质量等于太阳的质量M ＝1.98×1030kg ，求它可能的最大半径.【导学号：67080040】【解析】 由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v 2，对于黑洞来说，其逃逸速度大于真空中的光速，即v 2>c ，所以R <2GMc2＝2.95 km ，即太阳成为黑洞时的最大半径为2.95 km.【答案】 2.95 km根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期.在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时代、轻子时代、核合成时代.继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系.恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞.。
原子核结构和基本粒子相互作用
原子核结构和基本粒子相互作用原子核结构和基本粒子相互作用是物理学领域的重要课题，它揭示了我们身边物质的微观组成和性质。
本文将介绍原子核的结构、基本粒子的特性以及它们之间的相互作用。
首先，让我们了解一下原子核的结构。
原子核是由质子和中子组成的，质子带正电荷，中子没有电荷。
原子核的直径约为10^-14米，而整个原子的直径约为10^-10米，因此原子核占据了整个原子的很小的部分。
原子核的质量主要是由质子和中子的质量所贡献的，它们总是以一种特定的方式组织在一起，保持着相对稳定的结构。
质子和中子是由更基本的粒子构成的，这些基本粒子被称为夸克。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由一个上夸克和两个下夸克组成。
夸克是最小的已知粒子，它们具有一定的电荷和质量，并且会通过一种称为强相互作用的力相互作用在一起。
强相互作用是一种非常强大的力，它是保持夸克在原子核中紧密地结合在一起的主要力。
除了强相互作用外，原子核中还存在着另一种重要的相互作用，即电磁相互作用。
电磁相互作用是一种电荷之间的相互作用，包括正电荷之间的斥力和正负电荷之间的吸引力。
这种相互作用使得质子之间保持着一定的距离，并且还决定了原子核的整体电荷。
除了强相互作用和电磁相互作用之外，还存在着弱相互作用和引力相互作用。
弱相互作用是一种只在非常短的距离上起作用的力，它是一种介于强相互作用和电磁相互作用之间的相互作用力。
引力相互作用是一种质量之间的相互作用，它是所有物质之间普遍存在的一种力。
原子核中的质子和中子之间的相互作用由强相互作用和电磁相互作用共同决定。
强相互作用使得质子和中子在原子核中紧密结合在一起，而电磁相互作用使得质子之间保持一定的间距，使原子核保持稳定。
如果原子核中的质子数量超过一定限制，电磁相互作用的排斥力将会变得非常强大，导致原子核变得不稳定。
通过对原子核结构和基本粒子相互作用的研究，科学家们能够更好地理解物质的性质，并且可以应用于许多实际应用。
《理学夸克模型》课件
顶夸克和底夸克的质量相差较 大，约为2000电子伏特力
强力
夸克间通过色力相互吸引，这种力在 短距离上非常强大，是短程力。
弱力
夸克间传递弱相互作用的力，这种力 在长距离上起作用，是长程力。
胶子传递强相互作用
胶子的定义
胶子是传递强相互作用的基本粒子。
胶子在夸克间的作用
夸克具有强烈的相互 作用，只能在强子中 存在，不能孤立存在 。
夸克具有分数电荷， 是电子电荷的1/3或 2/3。
每种夸克都有三种色 荷，以解释为什么只 有三种夸克能在实验 中观察到。
02
夸克的种类与特性
上夸克和下夸克
上夸克和下夸克是组成质子和中子的 基本粒子，具有不同的电荷和弱同位 旋。
上夸克和下夸克的质量相差不大，约 为1000电子伏特左右。
研究弱相互作用
弱相互作用在某些特定过程中起着重要作用，如β衰变等。未来研究需要更深入地探索弱相互作用的基本规律和 机制，以更好地理解物质的演化过程。
探索夸克与轻子的关系
寻找夸克与轻子的联系
夸克和轻子是构成物质的基本粒子，但它们之间的关系仍不明确。未来研究需要寻找夸克与轻子之间 的联系，以更好地理解物质的基本结构和性质。
《理学夸克模型》ppt 课件
目录
• 夸克模型简介 • 夸克的种类与特性 • 夸克间的相互作用 • 夸克模型的应用 • 未来展望与研究挑战
01
夸克模型简介
什么是夸克模型
01
夸克模型是一种描述基本粒子的 模型，它将物质的基本粒子分为 三种夸克：上夸克、下夸克和奇 异夸克。
02
夸克模型是基于量子力学的理论 框架，通过引入夸克的概念来解 释基本粒子的属性和相互作用。
上夸克带+2/3的电荷，下夸克带-1/3 的电荷，它们是组成质子和中子的主 要成分。
夸克简介
探究
物质的最小结构 就是夸克吗? 盒子里还有盒子 吗?
3.夸克的性质
1、电荷 夸克的电荷值为分数——基本电荷的−1⁄3倍或+2⁄3 倍，随味而定。 由于强子的电荷，为组成它的夸克的电荷总和，所 以所有强子的电荷均为整数：三个夸克的组合、三个 反夸克，或一个夸克配一个反夸克，加起来电荷值都 是整数。
例如
质子，电荷为+1，由两个上夸克和一个 下夸克组成。
（6）在1971年的一份论文中，约翰·李尔普罗斯、 格拉肖和卢奇亚诺·马伊阿尼一起对当时尚未发现的 粲夸克，提出更多它存在的理据。到1973年，小林诚 和益川敏英指出再加一对夸克，就能解释实验中观测 到的CP破坏，于是夸克应有的味被提升到现时的六种。
（7）粲夸克在1974年被两个研究小组几乎同时发 现。观测到的粲夸克在介子里面，与一个反粲夸克 束缚在一起。这个发现终于使物理学界相信夸克模 型是正确的。
2.夸克是怎么Βιβλιοθήκη 的（1）1964美国科学家盖耳曼提出了一个“夸克模 型”，说是所有的强子都是由3种夸克构成的。
（2）夸克理论的初期，盖尔曼和茨威格的模型中， 夸克有三种味，分别是上、下及奇。 当时学界对于夸克的本质有所争论，一方认为夸 克是物理实体，另一方则认为，它只是用来解释当时 未明物理的抽象概念而已。
（3）在一年之内，就有人提出了盖尔曼－茨 威格模型的延伸方案。谢尔登·李·格拉肖和 詹姆斯·布约肯（James Bjorken）预测有第四 种夸克存在，他们把它叫做“魅”。 （4）史丹佛线性加速器中心（SLAC）的深度非弹 性散射实验在1968年指出：质子含有比自己小得多 的点状物，因此质子并非基本粒子。然而，物理学 家当时并不愿意把这些物体视为夸克，反而叫它们 做“成子” （5）夸克的存在由SLAC的散射实验间接证实：夸克 不但是盖尔曼和茨威格三夸克模型的必要部份。
3现代物理学对于夸克理论的探究
3、现代物理学对于夸克理论的探究近20年来不少物理实验说明基本粒子有其内在结构，基本粒子之间存在着某种内在联系。
人们曾先后提出多种关于重子和介子内部结构的模型。
最早提出强子结构模型的是1949年的费米-杨振宁模型，1956年日本的坂田模型。
这些模型能够说明一些情况，但是在系统地解释重子的性质方面遇到了困难。
到1964年盖尔曼等人分析了重子和介子的对称性质，在坂田模型的基础上进一步提出了“夸克模型”。
按照夸克模型，强子是由夸克组成的，重子由3个夸克组成，介子由一个夸克和一个反夸克组成。
夸克的重子数B、电荷Q和超荷Y 都是分数。
按照盖尔曼的想法，所有已知的强子都由三种更为基本的“积木块”堆积而成，即三种类型的夸克（u、d、s）和反夸克（ū、d、S ）。
这一模型能很好地解释重子和介子的性质，预言Ω一超子的存在。
1974年发现J／ψ粒子，需要引入第四种粲夸克c；1978年发现γ粒子，需要引入第五种底夸克b。
盖尔曼认为：所有的强子都是由这三种具有一定对称性的夸克及它们的反粒子所组成。
它们分别称为“上夸克(u)”、“下夸克(d)”和“奇异夸克(s)”。
与坂田模型一致的是，新模型也使用三种“积木块”，但是这里的“积木块”是一种理论上的推测，属于更深一层次的基础粒子，而在坂田模型中，身为“积木块”的p、n、L 却同时又是“复合粒子”，它们三个同时扮演着两种角色。
但利用夸克模型，能够较好地说明许多现象，而且还预言了一些未知粒子，比如夸克模型预言存在着一个新的粒子W-，以后的实验果真找到了这个粒子。
早在1970年格拉肖等人就提出第4种夸克-粲夸克（c）。
1974年，美籍华裔物理学家丁肇中领导的一个小组和斯坦福加速器中心的B·里克特领导的另一个小组同时独立地发现一个新的粒子J／ψ，这个粒子的质量数很大，寿命很长。
即丁肇中和里克特发现了第四个夸克——粲夸克(c)。
J／ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克组成的。
1977年莱德曼发现一种比质子重10倍的中性介子— r粒子。
人教版选修3-5第四章从原子核到夸克教材分析
选修3-5第四章从原子核到夸克教材分析西北师范大学教育学院刘立宏（甘肃兰州730070）课程标准（1）知道原子核的组成。
知道放射性和原子核的衰变。
会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。
（2）了解放射性同位素的应用。
知道射线的危害和防护。
例1 了解放射性在医学和农业中的应用。
例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。
（3）知道核力的性质。
能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。
（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。
（7）初步了解恒星的演化。
初步了解粒子物理学的基础知识。
例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。
2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。
（2）观看有关核能利用的录像片。
（3）举办有关核能利用的科普讲座。
一、课标分析：课标对这部分内容的要求层次还是比较低，都是在“了解”层次，对知识内容掌握的要求比较低，主要放在对核能的利用以及对社会的影响方面。
有些内容在课标里没作要求，但是以举例的形式呈现。
后面的活动建议部分，前面两个对学生来说比较容易做到，后面第三个是对教师提出的，当然有条件的学校可以做，但对一般学校来说，会有一定的困难。
二、整体分析：（一）知识结构图（二）知识内容分析从原子核到夸克是沪科版高中物理选修3—5第四章的内容，本章总共包括4节内容，分别是：原子核结构图;原子核的衰变；让射线造福人类；粒子物理与宇宙的起源。
先写原子核的结构，接着是衰变，再接着是射线的用途，最后是小物质与大宇宙，每一节内容都是环环相扣，层层递进。
在本章开头的引言里，以原子核是什么？它是有什么组成的？原子核能不能再分裂？浩瀚的宇宙跟微小的粒子之间有什么联系？恒星的演化和微观粒子的变化存在怎样的奥秘？这样几个问题概括了本章知识所要呈现的内容，这样呈现更能激发学生学习的兴趣。
整章内容都有科学的发展历程与故事贯穿于其中，而不再是一味的知识的讲述与呈现，这样做更好的体现了课标的要求，能更好地让学生理解科学的严谨，科学探究的过程的艰辛。
12种基本粒子
12种基本粒子12种基本粒子在整个宇宙的浩瀚背后隐藏着一种神秘而又精妙的构成基础，那就是我们今天要探讨的12种基本粒子。
这些微小的存在，以其不可分割的特性，构建出了世界的多样性和复杂性。
让我们跟随科学的脚步，一起揭开这些微观世界的面纱。
第一种基本粒子是夸克（Quark）。
夸克是构成质子和中子的基本成分，它们分为六种不同的类型：上夸克（Up Quark）、下夸克（Down Quark）、魅夸克（Charm Quark）、奇夸克（Strange Quark）、顶夸克（Top Quark）和底夸克（Bottom Quark）。
它们以其不同的电荷和质量参与形成原子核的建造，为构建物质世界奠定了基础。
第二种基本粒子是轻子（Lepton）。
轻子分为六种：电子（Electron）、电子中微子（Electron Neutrino）、μ子（Muon）、μ子中微子（Muon Neutrino）、τ子（Tau）和τ子中微子（Tau Neutrino）。
轻子是构成物质的基本粒子，它们具有电荷和自旋，同时也是弱相互作用的重要参与者。
第三种基本粒子是玻色子（Boson）。
玻色子用于描述力的传递，其中最为著名的就是希格斯玻色子（Higgs Boson）。
希格斯玻色子被认为是赋予其他基本粒子质量的场子，可以说它是万物质量的源泉。
第四种基本粒子是强子（Hadron）。
强子分为两类，一类是由夸克和反夸克组成的味子（Meson），另一类是由夸克组成的胶子（Baryon）。
强子是由强相互作用维系在一起的粒子，也是原子核的一部分。
第五种基本粒子是重子（Baryon）。
重子是构成大部分物质的基本成分，最有名的重子就是质子和中子，它们由夸克组成，而胶子则将夸克黏在一起。
第六种基本粒子是介子（Meson）。
介子是由夸克和强相互作用将其束缚在一起的粒子，以带电和不带电两种形式存在于宇宙中。
第七种基本粒子是光子（Photon）。
光子是光的基本单位，也是电磁波的载体。
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(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核 内部自身的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如 温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
(3)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个 别或少数原子核，无半衰期可言．
例 2 设镭 226 的半衰期为 1.6×103 年，质量为 100 g 的镭 226 经过 4.8×103 年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭 变为铅 206，则此时镭、铅质量之比为多少？
从原子核到夸克
一、天然放射现象
1．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线 的现象，首先由 贝可勒尔 发现．天然放射现象的发现， 说明 原子核 具有复杂的结构．
2．三种射线及其比较
种类 组成
α 射线 高速 氦核 流
β 射线 高速 电子 流
γ 射线 光子 流(高频 电磁波)
带电荷量
2e
－e
0
质量
4mp(mp＝ 1.67×10－27 kg)
四 对粒子的认识
1.新粒子的发现及特点
发现时间 新粒子
基本特点
1932年
1937年
1947年
60年代 后
反粒子
μ子
K介子与π 介子
超子
质量与相对 应的粒子相 同，而电荷 及其他一些 物理性质相
反
比质子的质 质量介于 其质量
量
电子与质 比质子
小
子之间 大
2.粒子的分类
分类
参与的相 互作用
发现的粒子
种类Biblioteka α射线β射线γ射线
通过胶 片
感光
感光
感光
产生机 制
核内两个 中 子 和两个 质 子结 合得比较紧密， 有时会作为一个 整体从较大的原 子核中抛射出来
核内的一个中子
可以转化为一个 质 子和一个电 子，产生的电子
从核中发射出来
放射性原子核在 发生α衰变、β衰 变后产生的新核 往往处于 高能 级，当它向低能 级跃迁时，辐射γ 光子
2．原子核衰变规律
衰变类型
α 衰变
β 衰变
衰变方程
AZX→AZ－－24Y＋ 42He
AZX→Z＋A1Y＋－01e
2 个 质 子和 2 个 中 子 中 子转化为质子
衰变实质 结合成一个整体射出 和电子
衰变规律
211H ＋ 210n →42He
10n → 11H ＋－10e
电荷 数守恒、 质量 数守恒
无单独的γ衰变，γ射线经常是伴随α射线和β射线 产生的．放射性物质连续衰变时，射线中就会同时具 有α、β和γ三种射线．
光子传递电磁 相互作用，玻 色子传递弱相 互作用，胶子 传递强相互作
用
3.夸克的分类 夸克有 6 种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸 克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷 分别为元电荷的＋23或－13.每种夸克都有对应 的反夸克．
特别提醒：实验表明强子是有内部结构的，
1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸 克模型，认为强子是由夸克构成的．
【解析】 4.8×103 年是 3 个半衰期，则剩余的镭核质量 为
M′＝M(12)3＝100×18 g＝12.5 g 已衰变的镭质量为(100－12.5)g＝87.5 g 那么生成铅核质量为 m，原子核的质量之比等于核的质量 数之比． 222066＝8m7.5，m≈79.8 g 镭、铅质量之比 12.5∶79.8＝125∶798 【答案】 87.5 g 125∶798
说明
强子
质子是最早发现 的强子，强子有 强相互作 质子、中子、 内部结构，由“ 用 介子、超子 夸克”粒子构成 的；强子又可分
为介子和重子
分类
参与的相互 作用
发现的粒子
说明
轻子
不参与强相 互作用
电子和电子中微 子，μ子和μ子中 微子、τ子和τ子
中微子
未发现内部结 构
媒介 子
传递各种相 互作用
光子、中间玻色 子、胶子
1.衰变次数的确定方法
例 1 (2012·大纲全国)29325U 经过 m 次 α 衰变和 n 次 β 衰变，
变成28027Pb，则
()
A．m＝7，n＝3
B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9
D．m＝14，n＝18
2．对半衰期的理解 (1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中 N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量， N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质 量，t 表示衰变时间，τ 表示半衰期．
(1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素， 都能自发地发出射线；原子序数小于83的元素，个别 的也具有放射性．
(2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的．元 素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响．
二、衰变
1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成 新核的变化，可分为 α 衰变、 β 衰变，并伴随着 γ 射线放出．
可控性
核反应方程典例
人工 控制
42He ＋49Be→162C＋10n (查德威克发现中子) 2173Al＋ 42He →3105P＋01n
3105P→ 3104Si ＋01e
(约里奥·居里夫 妇发现放射性 同位素)
比较容易 29325U＋01n→15464Ba＋8396Kr＋ 310n
进行人工 控制
mp 1840
静止质量为零
符号
42He
－01e
γ
种类 速度 在电磁场 中
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中 的径迹
α射线
β射线
γ射线
0.1c
0.99c
c
偏转
与α射线反向偏 转
不偏转
最弱 ，用纸能 较强，穿透几 最强，穿透几
挡住
毫米厚的铝板 厘米厚的铅板
很强 粗、短、直
较弱
细、较长、曲 折
很弱 最长
29325U＋01n→15346Xe＋9308Sr＋ 1010n
除氢弹外 无法控制
21H ＋ 31H →24He＋10n
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方 程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只 依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方 程．
3．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 的时间．用“τ”表示．
(2)意义：表示放射性元素衰变的 快慢 ．
4．放射性同位素及应用
(1)同位素
有些原子的原子核电荷数 相同，但质量数不同 ，这样 一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子核互称为同位 素．
(2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于 工业 、探伤 、农业 、 医疗等．
②作
示踪原子 ．
三、核反应 核反应的四种类型
类型 衰 α 衰变 变 β 衰变
人工 转变
可控性 自发 自发 人工 控制
核反应方程典例 29328U→29304Th＋ 42He 29304Th→29314Pa＋ －01e 174N＋ 42He →187O＋11H (卢瑟福发现质子)
类型
人工 转变
重核 裂变 轻核 聚变