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A-Level物理备考:物理是什么之粒子物理

点击量:     发布日期:2019-02-27 16:13    作者:学通国际教育

  之前我们探讨物质是什么,讲到了物质的起源。讲到了恒星的演化历程。这周,我们通过物质的本质是什么这个命题,继续探讨A-level物理是什么?

  在我们的A-Level阶段,物质(Matter)的本质是由基本粒子(fundamental particle)组成的。小到是一个原子,大到整个星系,都是有许许多多不同的粒子(particle)组成的。比如一个原子(atom),是由中心的原子核(nucleus)以及外面围绕原子核转动的电子(electrons)组成的。那么,nucleus,neutron,proton,electron之间又有什么不同?neutron和proton与quarks的关系又是什么呢?

  我们先来看一道考试题:  

  大部分同学学到Particles这章都晕晕呼呼的,因为新的名词解释太多。特别是AQA的同学,在AS第一年第一个单元,直接上来就是Particle Physics。对许多同学们理解起来难度不小。尤其内容全都是英语单词,根本适应不了。比较OCR和Edexcel的同学,第二年A2的时候才学,想想他们有多幸福。

  今天,我们从原子结构分析开始,对Particles的学习方法做简单的说明  

  我们日常生活中,组成元素最小的结构是原子。过去原子被认为是基本粒子,原子(atom)这个词来自希腊语中“不可切分的”。直到约1910年以前,原子的存在与否仍存在争议。那么能不能把原子继续拆分呢?之后,原子核被发现是由质子(protons)和中子(neutrons)所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子,这是当时人类所能探测的最小粒子。

  那么能不能把protons和neutrons继续拆分呢?随著实验和量子场论的进展,发现质子、中子、介子发现是由更基本的quarks所组成。同时人类也陆续发现了性质和electron类似的一系列lepton,还有性质和光子、胶子类似的一系列规范boson。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。所以我们把所有有quarks组成的物质叫做hadrons。不是由quarks组成的叫做leptons。Bosons是构成了力的基本物质。我们下一节讲。  

  目前的实验显示共存在6种夸克(quark),和他们各自的反粒子。分别是up, down, strange, charm, top, and bottom。我们用符号:u d sc t b来表示。A-Level阶段,只用记住前三个就好了。由三个quarks组成的物质叫做Baryons,由两个quarks(一正一反)组成的是Mesons。  

  比如,neutron就是有udd组成,而proton是由uud组成的。

  所以这题的答案是  

  今天的课就讲到这里。最后留一道思考题:请同学们区分nuclear physics 中的nucleus,neutron,nucleon,nuclide,neutrino以及particle physics中的proton,photon,positron。

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