粒子物理标准模型.ppt

关于粒子物理标准模型引言自古以来，寻找宇宙的终极规律一直是人们的梦想。近代科学发现，宏观尺度上的宇宙和微观尺度上的基本粒子存在某些紧密地联系。因此，微观尺度上粒子的基本模型也就成为了解释宇宙奥秘的钥匙。第2页,共23页，5月，星期六，2024年，5月什么是标准模型自然界有四种基本作用力，万有引力，电磁力，弱作用力跟强作用力。电磁力跟弱作用力已经被统一成为电弱理论。标准模型便是在次原子尺度下希望统合电弱作用力跟强作用力的理论。

第3页,共23页，5月，星期六，2024年，5月什么是标准模型原子原子核中子夸克近几十年来，通过基本粒子物理学家不断的努力，人造加速器的发展，以及借着外层空间高能的宇宙射线，建立了一套学说，以解释宇宙中最基本的组成份子以及其间的交互作用力，这就是所谓的标准模型(StandardModel)。第4页,共23页，5月，星期六，2024年，5月我们已知的基本粒子可以分为两个家族—夸克(Quarks)和轻子(Leptons)，这两个家族各有六个成员，构成三个世代。第一世代的粒子质量最轻，而第三世代的粒子最重。此外还有四种媒介交互作用的媒介子(Mediator)，用来传递粒子之间的交互作用力。现存的物质，主要是由第一世代的基本粒子所组成，而第二第三世代的粒子大多已经衰变成为第一代的基本粒子。什么是标准模型第5页,共23页，5月，星期六，2024年，5月什么是夸克20世纪60年代，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克(quark)组成的。它们具有分数电荷，是电子电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。第6页,共23页，5月，星期六，2024年，5月夸克的由来“夸克”一词是由默里·盖尔曼改编自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根彻夜祭》(Finnegan‘sWake)中的诗句。最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克，叫做夸克的三种味，它们分别是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇异夸克(strange,s)。1974年发现了J/ψ粒子，要求引入第四种夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年发现了Υ粒子，要求引入第五种夸克底夸克(bottom,b)。1994年发现第六种夸克顶夸克(top,t)，人们相信这是最后一种夸克。

第7页,共23页，5月，星期六，2024年，5月发现夸克１９６４年，美国物理学家盖尔曼和茨威格各自独立地提出了三夸克模型，认为重子和介子都是由夸克组成的。

１９６９年，美国斯坦福直线加速器中心验证了夸克的存在，并在普通物质或宇宙线中发现了能够证明上夸克、下夸克和奇异夸克存在的证据。１９７４年，美国丁肇中实验室和里克特实验组，各自独立地发现由一对正反粲夸克组成的介子，从而证实了粲夸克的存在，因此分享了１９７６年的诺贝尔物理学奖。

１９７７年，美国莱德曼实验组发现了底夸克存在的证据。

１９９４年，费米实验室发现了顶夸克。第8页,共23页，5月，星期六，2024年，5月什么是轻子轻子就是不参与强相互作用的费米子，它们参与弱相互作用与电磁作用。它们的自旋为1/2。至今实验上还没有发现轻子有任何结构，所以通常被认为自然界最基本的粒子之一。已经发现的轻子包括电子、μ子、τ子三种带一个单位负电荷的粒子，分别以e-、μ-、τ-表示，以及它们分别对应的电子中微子、μ子中微子、τ子中微子三种不带电的中微子，分别以νe、νμ、ντ表示。加上以上六种粒子各自的反粒子，共计12种轻子。第9页,共23页，5月，星期六，2024年，5月发现轻子１８９７年，英国物理学家汤姆孙发现电子，因此荣获１９０６年诺贝尔物理学奖。这是人类认识的第一个基本粒子，不仅打破了道尔顿的“不可分”的原子，而且打破了物质结构的“终极”观念，把科学研究引上了一条出人意料的道路。于是，在２０世纪前夕，科学家面临着一个完全陌生而又非常奇特的世界。

１９５３年，美国物理学家莱因斯和柯万一起取得了开拓性的成就，发现了电子型中微子，因此获得了１９９５年诺贝尔物理学奖。

１９６２年美国哥伦比亚大学的莱德曼等人，在布鲁克海文国家实验室里，发出了μ子和μ子型中微子，并且发现中微子有不同类型，因此获得了１９８８年诺贝尔物理学奖。

１９７５年，美国物理学家佩尔等人的实验发现了重轻子即τ轻子，因此获得了１９９５年诺贝尔物理学奖。２０００年，由美日韩希腊等国５４人组成的国际科研小组，利用美国费米实验室的加速器经过３年的合作研究，首次发现了表明τ中微子存在的直接证据。至此，粒子物理学标准模型中