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* * * * * * * 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 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μ子 τ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 盖尔曼 （夸克） 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 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1015K 温度降到了大约2╳1012K 温度降到了大约109K 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 五、恒星的演化 巨蛇座弥漫星云M16 弥漫星云 玫瑰星云 弥漫星云 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。 * * * * * * *