粒子的微观世界.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,連,、曾、李,粒子微觀世界,粒子的微觀世界,1.粒子的定義,2.粒子的性質,3.粒子的分類,4.大自然物質的相互作用,5.粒子的應用,粒子的定義,眾所周知，我們的世界是由很多不同的分子與化合物所組成，而分子與化合物則是由不同的原子所組成。原子在初時被認為是組成物質的最基本單元,而且不可分割，但後來科學家發現原子是由原子核及環繞在其週間的電子所組成，原子核更是由質子及中子所組成。由分子到原子，再到電子、質子和中子此等更細小的粒子，這是否意味著微觀物質的尺度至此已到盡頭?,粒子的定義,近年科學家發現中子和質子是有結構性的，,意味著它們是由更細小的粒子所組成，那便是夸克了。以下要探討的便是這些組成我們物質世界、比原子更微小的粒子基本粒子。,質子與中子的電荷比,量子色動力學的基本構想,粒子的性質,基本粒子具有各種不同的性質,，它們便是質量、電荷、壽命和自旋。,a),質量,粒子每刻都進行著運動。它們會因應不同的能量狀態而進行加速運動，而質量便是加速運動的阻力：質量愈大，加速愈小，所以質量與加速成反比，與能量成正比。質量在靜止時是不變的，在加速運動時卻與能量成正比。,b),電荷,某些基本粒子會表現出極性，如帶負極的電子和帶正極的質子；某些卻不會出現極性，如電荷為,0,的中子。此等極化粒子相互之間會產生電磁力，使它們加速。同極相拒，異極相吸，相反，非極性粒子則不會與其他粒子產生電磁力。電荷便是在一個它們能被極化至甚麼程度的體量，與電磁力和速度成正比。,c),壽命,絕大部分已經發現的粒子是不穩定的，即自由粒子存在經過一定時間後就變為其他粒子，粒子產生後到衰絞變前存在的時間就是該粒子的壽命。這裡是指粒子靜止的壽命，亦指扣除了運動時鐘的延緩效應的結果。,d),自旋,基本粒子是會自轉的，其自轉是以其運動方向為軸心。若粒子沿運動方向右旋則其自旋為正，若是左旋則為負。,d),自旋,除此以外，基本粒子有時更會以波的形式表現出來，會有一切波擁有的特性，這便是粒子的波粒二重性，例如光子在宏觀世界裡會表現為波，有波長，有頻率；但到了原子的微觀世界裡會表現成粒子，有自旋。,粒子的分類,首先，除了光子外，每個基本粒子都有其反粒子，反粒子和粒子有相同的質量與壽命，但有相反的電荷和自旋，例如電子與正電子、中子與反中子等。粒子與反粒子碰撞後會消失，並生成,射線。真空的,射線又會轉化成正反粒子，所以在自然界裡,射線與正反粒子是不斷的互相轉化著！,粒子的分類,科學家把已經發現，粒子按它們參與各種相互作用的性質分為幾類：,1.玻色子,玻色子是傳遞相互作用的媒介粒子，它們是8個膠子、光子,、,W,、,Z,o,及還未被發現的重力子。,粒子的分類,2.強子,強子是直接參與強相互作用的粒子，他們又分為兩類：介子與重子。介子的自旋為整數，而重子的自旋則不是整數。,介子的例子有,兀,介子,，,重子的例子有質子和中子。,粒子的分類,3.費米子,費米子又分為輕子和夸克。它們的自旋都是1/2。輕子有電荷為負一的電子、,子和,子，及有電荷為0的三種中微子；夸克則有電荷為2/3的,u、c、t,夸克，及電荷為-1/3的,d、s、b,夸克。三個夸克組成重子，或兩個正反夸克組成介子。,粒子的分類,粒子的分類,定義,成員,介子:由兩個正反夸克組成,重子:由三個夸克組成,質子,中子,U d s c b t,與這些的反粒子,自旋,介子:整數,重子:,半,整數,U:1/Z=1/2,D:1/z=1/2,輕子,(,Lepton),不參與強作用力的粒子,e,+,e,-,+,-,+,-,V,e,V,V,重子,(,Hadron,),所有參與強作用力的粒子,(,由夸克組成,),核子,(,Necleon,),構成原子核的主要粒子,夸克,(,Quark),大自然物質的相互作用,規模子,備註,強作用,9膠子,Gluon(8,個),電磁作用,r,光子,Photon(1,個),弱作用,W,+,、W,-,、Z,0,(,個),重力作用,重力子,graviton(?),重力場論,粒子的應用,在這次,project,中，我們會主要探討,超導體,的應用！,超導體,電子是粒子的一種，當兩個電子組合成玻色子，超導體的應用就能夠解釋得到。超導體並不是簡單的零電阻導體。在常溫狀態下，磁力線會穿過金屬球，而在超低溫超導狀態下磁力線會被推出金屬球外，這種現象超導體是理想的導電體和抗電體。,超,導體,超導體表面有一層薄而強的電流層，電流層形成的磁場將外部磁場推到體外。當一個電子的能量接近於費米子能量時,在其周圍的電子因被其吸引而變為正電荷，於是進一步吸引其他電子。這時速度,V,和-,V,的兩電子形成組合。,超導體,此時應將電子當為電子波。在這種情況下，兩電子就形成速度相同但方向相反的波長定長電子波。波的兩端就是超導體的兩端，所以這種電子波的波長達到了肉眼所能看到的範圍。,G,組組員介紹,6,B(14),李振豐,(16)連大為,(25)曾弼盈,完結,收,