质子、中子、电子和它们的反粒子粒子的发展概况知识讲解
质子、中子、电子和它们的反粒子粒子的发展概况知识讲解
自旋 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2
同位旋 奇异数 重子数
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质子p是由(uud)构成 中子n是由(udd)构成
π介 子是由( u)构d 成 π介-子是由( )u构d成 介π 子0 是由( uu)构或成dd
1932年，斯特恩测得质子的磁2.79 ， 后p 来又 测得中子的磁矩为-1.91 （而 不p 是零），中子不
带电，可磁矩却不为零，说明中子还有内部结构。
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用能打入质子内部的高能量轻子打击质子， 由于轻子能量很高，能打入质子内部，因此可以 发现质子的内部是否有结构。
1956年霍夫斯塔特用高速电子轰击质子时， 发现质子的电荷分布半径为0.7fm.后来又发现中 子虽呈电中性，但内部却有正电和负电，电荷分 布半径为0.8fm。还发现核子内部存在好多个散射 中心。
4.万有引力相互作用 所有粒子都参与万有引力相互作用，其强度比
弱作用还小，与物体间距离的平方成反比。传递引 力的粒子称为引力子。
F G m r 1 m 22 G 6 .6 7 1 0 1 1N m 2 /k g 2
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四种相互作用的比较
名称 相对强度
强作用 1
电磁作用
102
s表示。三种夸克都有相应的反夸克。
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夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组 成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组 成。
夸克共有六种，其性质如下表所示。
基本粒子的发展(论文)
研究生学位课程论文论文题目：基本粒子的发展基本粒子的发展摘要：本文通过对电子、光子、质子、中子、正电子、中微子的发现和强子夸克模型的介绍，阐述了粒子物理的一些基本知识。
关键词：基本粒子、电子、中微子、夸克引言：不久前刚选完导师，我的导师是高策教授。
第一次见面，高老师询问了我的专业背景和兴趣后，给了我一些指导，希望我了解一下弦论和场论方面的相关理论。
于是，自己接触到了一些以前没有关注过的知识〔粒子物理学〕。
刚好正值期末，自然辩证法要交期末论文，题目自拟，所以想总结一下基本粒子的发展。
这样既可以完成学科作业，又能把近来看过的东西做一个简单总结，同时自己还抱着写一篇通俗的粒子物理方面的科普文章，希望能有一箭三雕之成效，但愿自己已经做到了。
揭露万物之本和世界之源是人类一直向往的研究目标。
早在公元前4世纪，古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)和留基伯(Leucippus)就提出物质由不可分的微小的基本粒子组成，及原子论。
两千多年来，人类对世界本原的探索研究说明，物质世界确实有其深层次的构造，但又远非两位先哲所想的那样简单。
“基本粒子”按其原意是构成世界万物的不能再分割的最小单元。
这其实只是一种历史概念，随着人类认识的不断深化，这种概念本身也在不断演变。
最初，留基伯和德谟克利特提出的原子就是指构成世界万物的终极单元。
但时至今日，已经没有人认为原子不能再分割了。
“最小单元”这个概念一次又一次地被迫转移到下一层次，于是“基本粒子”一词也就应运而生了。
当然本文所用“基本粒子”一词并非说它永远不能再分割，而是说直到当时还未进一步被分割的物质单元，尽管已有种种迹象说明它仍然有其更深的结构。
为了表达方便，本文有时把“基本粒子”简称为“粒子”。
接下来，我就从人类认识粒子的顺序来大致介绍人类对世界认识的不断深入。
一、人类认识的第一个基本粒子：电子1897年，汤姆逊发现了电子，这是人类认识的第一个基本粒子，他因此而获得了1906年的诺贝尔物理奖。
反粒子
反粒子摘要所有的粒子，都有与其质量、寿命、自旋、同位旋相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数异号的粒子存在，称为该种粒子的反粒子。
基本介绍antiparticle在原子核以下层次的物质的单独形态以及轻子和光子，统称粒子。
在历史上，有些粒子曾被称为基本粒子。
所有的粒子，都有与其质量、寿命、自旋、同位旋相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数异号的粒子存在，称为该种粒子的反粒子。
除了某些中性玻色子外，粒子与反粒子是两种不同的粒子。
一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子，中子n的反粒子是反中子，1959年王淦昌领导的小组发现的反西格码负超子是Σ-的反粒子。
有些粒子的反粒子就是它自己。
如γ光子、π0介子和η介子。
一些中性玻色子如光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。
迄今，已经发现了几乎所有相对于强作用来说是比较稳定的粒子的反粒子。
如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。
由反原子构成的物质就是反物质。
发现过程反粒子最早是1928年P.A.M.狄拉克理论上预言正电子而提出的，1932年被C.D.安德森实验发现而证实；1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速过的高能粒子对相撞，发现在突然间成对出现了几道轨迹，又在短时间内相撞而互相泯灭，这是人们第一次直接观测到反粒子。
进一步的研究发现，狄拉克的空穴理论对玻色子不适用，因而不能解释所有的粒子和反粒子。
根据量子场论，粒子被看作是场的激发态，而反粒子就是这种激发态对应的复共轭激发态。
正反粒子是从场论的观点来认识的，场的激发态表现为粒子，与之对应，场的复共轭激发态表现为反粒子。
当γ光子的能量大于某种粒子静能的两倍，在一定的条件下就可以产生正反粒子对；反之，正反粒子相遇可湮灭并产生两个光子或 3 个光子，遵从质量-能量守恒和动量守恒。
实验检验如果所有的粒子都有相应的反粒子，首先检验的是应该存在质子的反粒子、中子的反粒子。
原子原子核分子离子质子中子电子
原子分子离子质子电子的区别原子由原子核和在原子核和带负电的电子组成。
（原子核一般由带正电荷的质子和不带电的中子构成.)量子是一个比较宽泛的概念~应该是指量子力学中研究的各种粒子，包括质子,中子，电子……粒子也是比较宽泛的概~泛指各种微粒。
离子是带电微粒~因为量子，粒子范围太大，没法比较.能确定大小的最小的是电子吧~1、分子是保持物质化学性质的最小粒子（原子、离子也能保持物质的化学性质)。
原子是化学变化中的最小粒子。
例如:保持氯气化学性质的最小粒子是D(氯分子）（A、Cl B、Cl—C、2Cl D、Cl2）。
保持CO2化学性质的最小粒子是CO2分子；保持水银的化学性质的最小粒子是汞原子。
在电解水这一变化中的最小粒子是氢原子和氧原子.原子中：核电荷数（带正电）=质子数=核外电子数相对原子质量=质子数+中子数原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，构成原子的三种粒子是:质子（正电）、中子（不带电）、电子（带负电）。
一切原子都有质子、中子和电子吗？(错！一般的氢原子无中子）。
某原子的相对原子质量=某原子的质量/C原子质量的1/12。
相对原子质量的单位是“1”，它是一个比值。
相对分子质量的单位是“1”。
由于原子核所带电量和核外电子的电量相等,电性相反，因此整个原子不显电性（即电中性）。
2、①由同种元素组成的纯净物叫单质（由一种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物,但一定不可能是化合物。
)②由一种分子构成的物质一定是纯净物，纯净物不一定是由一种分子构成的。
③由不同种元素组成的纯净物一定是化合物；由不同种元素组成的物质不一定是化合物，但化合物一定是由不同种元素组成的.纯净物与混合物的区别是物质的种类不同。
单质和化合物的区别是元素的种类不同。
④由两种元素组成的，其中一种是氧元素的化合物叫氧化物。
氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物。
⑤元素符号的意义:表示一种元素，表示这种元素的一个原子。
原子 质子 中子 电子
原子质子中子电子
原子是由原子核和电子组成的，原子核由质子和中子组成，而电子围绕原子核运动。
下面我将分别介绍质子、中子和电子的相关概念及特性。
一、质子
质子是原子核的主要组成部分，它具有正电荷，其电荷量等于电子的电荷量的相反数，即1.602×10^-19库仑。
质子的相对质量为1，也就是说质子的质量是电子的1836倍。
质子可以直接参与反应，因此在化学反应中扮演着至关重要的角色。
二、中子
中子也是原子核的主要组成部分之一，与质子一样质量的相对质量为1，但中子是没有电荷的，因此没有固有的电荷特性。
中子的发现极大地推动了原子物理学领域的发展，其研究对于原子核的结构和性质的解释非常重要。
由于中子不具有电荷特性，因此其运动起来不受电磁力的影响，只受核力作用。
这使得中子具有与质子不同的动力学特性，因此在核反应和物理实验研究中扮演着至关重要的角色。
三、电子
电子是原子的普通结构单位，负责产生和维持物质的化学和物理性质。
电
子的电荷量等于质子的电荷量的相反数，因此电子是具有负电荷的，其电子静
止质量为9.11×10^-31kg。
电子是可以自由运动的，因此电子在化学反应和电学现象中发挥重要作用。
在化学反应中，电子的运动和共享导致原子之间的结合，并产生化学键，从而
形成化合物。
在物理实验研究中，电子的运动和轨迹也是重要的实验参数。
总之，质子、中子和电子是形成原子的三个基本部分。
它们的不同特性和
相互作用对于理解和解释原子的结构和性质至关重要。
构成物质的微粒知识点
构成物质的微粒知识点引言：物质是构成世界的基本要素，包括我们周围的一切事物。
然而，物质的微观结构一直以来都是科学家们研究的重要话题之一。
近代科学研究发现，物质是由微粒构成的。
本文将介绍构成物质的微粒知识点，包括原子、分子和离子。
一、原子原子是构成物质的最基本单位，是物质的基本结构。
原子由质子、中子和电子组成。
1. 质子质子是原子核的组成部分，带有正电荷。
每个质子的电荷都等于基本电荷单位e，质子的质量大约是中子的1.007倍。
2. 中子中子也是原子核的组成部分，没有电荷。
中子的质量略大于质子。
电子是负电荷粒子，绕原子核轨道运动，电子的质量相对较小。
每个原子的电子数量决定了元素的化学性质。
二、分子分子是由两个或多个原子以共用电子而结合形成的。
分子是构成化合物的基本单位。
1. 共价键共价键是分子形成的关键。
当原子之间共享电子时，它们形成了共价键。
共价键的强度取决于原子之间电子的共享程度。
2. 分子的组成分子的组成可以是相同类型的原子（如氧气，由两个氧原子组成）或不同类型的原子（如水，由一个氧原子和两个氢原子组成）。
三、离子离子是带有正或负电荷的原子或分子，它们在化学反应中起着重要作用。
阳离子是带有正电荷的离子，通常是由金属元素及其化合物中失去电子形成的。
例如，Na+是一个阳离子，它是由钠原子失去一个电子形成的。
2. 阴离子阴离子是带有负电荷的离子，通常是由非金属元素及其化合物中获得电子形成的。
例如，Cl-是一个阴离子，它是由氯原子获得一个电子形成的。
结论：物质的微粒包括原子、分子和离子。
原子是构成物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
分子是两个或多个原子以共价键结合而成，它是构成化合物的基本单位。
离子是带有正或负电荷的原子或分子，在化学反应中起着重要作用。
对于我们理解物质的特性和相互作用有着重要的意义。
尽管本文只是简单介绍了构成物质的微粒知识点，但它们在化学和物质科学研究中有着重要的地位。
进一步深入研究微粒的性质和相互作用将帮助我们更好地理解物质世界的本质。
质子
基本性质
相对质量：1.007 电荷：+1元电荷（+1. × 10-19库仑） 粒子自旋：1/2 粒子磁矩：2.7928单位核磁子 作用力：引力、电磁力、弱核力、强核力 半衰期：最短为1035年（可视为稳定） 组成：两个上夸克、一个下夸克 质子数=原子序数（就是元素序号）=核外电子数，中子数=质量数-质子数 1.氧元素是第二周期的元素，所以氧原子只有2个电子层内从层2个，外层6个，共8个电子；而氧原子的质子 数也是8个。符合核外电子数=质子数，所以氧原子本身是电中性的，不带电荷。 事实上所有的原子都是电中性的，都符合【质子数】=【原子序数】=【核电荷数】=【核外电子数】
水中的氢离子绝大多数都是水合质子。质子在化学和生物化学中起非常大的作用，根据酸碱质子理论，可以 在水溶液中提供质子的物质一般被称为酸，可以在水溶液中吸收质子的物质一般被称为碱。
然而，质子是通过中子的过程中电子捕获。这一过程不会自发发生，但只有当能源供应。其计算公式： 于此 p是一个质子， e是一个电子， n是一个中子，而且 νe是一个电子中微子 这个过程是可逆的：中子可转换回质子通过β-衰变，共同形成放射性衰变。事实上，在一个自由中子衰变这 样一个平均寿命约15分钟。
酸碱理论
酸碱离子理论是阿伦尼乌斯（Arrhenius）根据他的电离学说提出来的。他认为在水中能电离出氢离子并且 不产生其它阳离子的物质叫酸。在水中能电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的物质叫碱。酸碱中和反应的 实质是氢离子和氢氧根离子结合成水。这个理论取得了很大成功，但它的局限性也早就暴露出来，例如，气态氨 与氯脂氢反应迅速生成氯化铵，这个酸碱中和反应并有水的生成；又如氨的水溶液显碱性，曾错误地认为NH3和 H2O形成弱电解质NH4OH分子，然后离解出OH-、NH4+等。
粒子物理导论知识点总结
粒子物理导论知识点总结一、基本粒子1. 质子和中子质子和中子是构成原子核的基本粒子，它们分别带正电荷和不带电荷，质子和中子由夸克组成，夸克是物质的基本组成单位。
2. 电子电子是原子的基本粒子，带有负电荷，是质量最轻的基本粒子之一，电子的运动特性符合量子力学的描述。
3. 光子光子是光的传播介质，也是电磁相互作用的基本粒子，不带电荷，且质量为零，光子具有波粒二象性，可以表现为波动和粒子状态。
4. 中微子中微子是轻子的一种，没有电荷和质量极小，几乎不与其他物质发生相互作用，是宇宙射线和核反应中的产物。
5. 夸克夸克是构成质子和中子的基本粒子，分为六种不同的味道：上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。
二、相互作用1. 强相互作用强相互作用是一种负责夸克、胶子和核子相互作用的基本相互作用力，是核子和原子核内部的相互作用力。
强相互作用的传播介质是胶子，通过交换胶子传递力量。
2. 弱相互作用弱相互作用是一种决定放射性核衰变和部分粒子衰变的相互作用力，由W和Z玻色子传递。
弱相互作用主要包括β衰变、中微子与核子的相互作用等。
3. 电磁相互作用电磁相互作用是一种通过光子传递的相互作用力，是负责原子核外电子和原子之间相互作用的力量，也负责原子核和原子核之间的静电作用。
4. 引力相互作用引力相互作用是一种负责大质量物体之间相互作用的力量，是宇宙中最普遍的相互作用，根据广义相对论，引力的传播介质是引力子。
5. 强子之间的相互作用强子由夸克和反夸克组成，夸克之间以及夸克与反夸克之间存在着强相互作用力，通过交换胶子来传递力量，形成了强子之间的结合。
三、量子力学1. 波粒二象性波粒二象性是量子力学的基本原理之一，指的是粒子既具有粒子性质，又具有波动性质，包括波动方程描述粒子的运动和粒子性质表现为波的干涉效应等。
2. 测不准原理测不准原理是量子力学的基本原理之一，指的是不能同时准确地确定粒子的位置和动量，测不准原理限制了我们对微观世界的理解。
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实验证明，除轻子还未发现有任何内部结构外， 核子、超子、介子即所有的强子都还能细分。
相互作用过程中遵守守恒定律： 能量守恒定律、动量守恒定律
角动量守恒定律、电荷量守恒定律 1964年盖尔曼等人提出强子由夸克组成。他认 为所有强子都是由三种夸克组成，这三种夸克分
别称为上夸克、下夸克、奇异夸克，分别用u、d、
弱作用 1012
引力作用
1039
作用范围 (m)
作用时间(s)
被作用粒子
1015
1023
强子
1017
10 20~10 16
1010
强子、轻子 强子、轻子 一切物体
传递子
介子
光子 中间玻色子 引力子
举例
核力 原子结合
β衰变 天体之间
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四、强子的夸克模型
原子由原子核和电子构成，原子核是由质子 和中子构成，那么质子、中子内部是否还有内部 结构？
ห้องสมุดไป่ตู้上页 下页 返回 退出
3.电磁相互作用
一切具有电荷或磁矩的全部粒子包括强子和轻 子都参与电磁相互作用。电磁相互作用通过电磁场 交换光子来实现。一些基本粒子通过电磁相互作用 发生衰变。电磁相互作用的强度比强相互作用弱， 电磁力的大小与物体间距离的平方成反比。
Fkq r 1q 22 k9109N m 2/kg2
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m 0c 2
光子 产生 湮没
两个
0
m 0c2
空位 空位
自由电子的能量区域
电子偶的产生和湮没
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二、粒子的分类
按照参与的相互作用分为： 1.轻子
参与弱相互作用，带电的轻子还参与电磁作用。
e
e
μ
τ
至今未发现轻子具有内部结构。
4.万有引力相互作用 所有粒子都参与万有引力相互作用，其强度比
弱作用还小，与物体间距离的平方成反比。传递引 力的粒子称为引力子。
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四种相互作用的比较
名称 相对强度
强作用 1
电磁作用
102
自旋 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2
同位旋 奇异数 重子数
1/2
0
1/3
1/2
0
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质子p是由(uud)构成 中子n是由(udd)构成
π介 子是由( u)构d 成 π介-子是由( )u构d成 介π 子0 是由( uu)构或成dd
1.反粒子 1932年安德逊在宇宙射线中发现了正电子,从
1955年起陆续发现了反质子、反中子、反介子、 反超子。
正粒子和反粒子有相同的质量、自旋、寿命，电 荷等值反号，磁矩方向相反。从理论上说，还应该 有这些反粒子组成的反原子核、反原子、反物质、 反星体等。
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质子和反质子的运动轨迹
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要组成自旋为半整数的重子和自旋为零的介子，
夸克的自旋应为 ,它1的两个分量为 。如 果1 用电
2
2
子或质子所带电荷作为单位，为要组成电荷为正负
整数或零的强子，夸克所带的电荷就是分数电荷： u夸克的电荷为 ，d夸克2 e和s夸克的电荷为 。
2.费米子
自旋是 h 的半整数倍的基本粒子称为费米子。
包括重子和轻子。轻子、核子的自旋为1/2，超子的
自旋为1/2、3/2，.。..
由于介子和重子参加强相互作用又统称为强子。
1974年丁肇中等发现了 J /ψ粒子， J粒/ψ子也是一
种介子。
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三、粒子的相互作用和守恒定律
宇宙间的一切物质的相互作用归结为以下四种。 1. 强相互作用
1932年，斯特恩测得质子的磁2.79 ， 后p 来又 测得中子的磁矩为-1.91 （而 不p 是零），中子不
带电，可磁矩却不为零，说明中子还有内部结构。
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用能打入质子内部的高能量轻子打击质子， 由于轻子能量很高，能打入质子内部，因此可以 发现质子的内部是否有结构。
1956年霍夫斯塔特用高速电子轰击质子时， 发现质子的电荷分布半径为0.7fm.后来又发现中 子虽呈电中性，但内部却有正电和负电，电荷分 布半径为0.8fm。还发现核子内部存在好多个散射 中心。
2.轻子类 这类粒子质量较小，包括电子、μ子、τ子及其相
应的中微子。 3.介子类
质量介于重子和轻子之间的粒子称为介子。包括
K介子、π介子、 介 子。
4.光子类 只有光子一种，其静止质量为零。
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按自旋分为： 1.玻色子
自旋是 的h 整数倍的基本粒子称为玻色子。包括光
π 子类和介子类。光子的自旋为1， 介子的自旋为0。
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2.强子 参与强相互作用，也参与弱相互作用，带电的或中性
带磁矩的磁矩也参与电磁作用。 强子又可分为介子和重子。
3.媒介子 场量子或者规范玻色子，传递相互作用。 有光子、中间玻色子、胶子、引力子。
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按质量分为：
1.重子类
这类粒子质量较大，包括核子和超子（因质量 超过核子，故称为超子）。
s表示。三种夸克都有相应的反夸克。
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夸克模型认为：所有重子都是由三个夸克组 成，所有介子都是由一个夸克和一个反夸克组 成。
夸克共有六种，其性质如下表所示。
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六种夸克特性表
夸克 电荷/e u(上) 2/3 d(下) -1/3 s(奇) -1/3 c(粲) 2/3 b(底) -1/3 t(顶) 2/3
强相互作用是一种原子核结合在一起的力， 它的作用范围为10m15 以下，故称短程力；作用时 间极短，约为 1s0,这23种相互作用强度大，比电磁 作用强得多，故称强作用。强相互作用只存在于 重子和介子之间。
2.弱相互作用 弱相互作用范围在10-17m以下，通常也称短程力。
弱相互作用的强度比强相互作用弱得多，作用时间慢得 多。参与弱相互作用的粒子：一切强子和轻子。
§15-4 粒子物理简介
一、粒子的发展概况
基本粒子
20世纪30年代，电子、光子、质子、中子随着新 的粒子被发现，基本粒子不是构成世界的基本单元。
粒子 例如：质子、中子、电子和它们的反粒子及 子、介子、K介子等。到目前为止， 已经发现了400多种基本粒子(包括共振 态粒子)。
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反粒子和奇异粒子