粒子物理论文(粒子物理简介)
1. 粒子物理简介
自旋，即是由粒子内禀角动量引起的内禀运动。在量子力学中，自旋（英语：Spin）是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转（例如行星公转时同时进行的自转）相类比，但实际上本质是迥异的。
经典概念中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。自旋是微观粒子的一种性质。自旋为半整数的费米子都服从泡利不相容原理，而玻色子都不遵从泡利原理。
2. 粒子物理有什么用
目前，粒子物理已经深入到比强子更深一层次的物质的性质的研究。更高能量加速器的建造，无疑将为粒子物理实验研究提供更有力的手段，有利于产生更多的新粒子，以弄清夸克的种类和轻子的种类，它们的性质，以及它们的可能的内部结构。
弱电相互作用统一理论日前取得的成功，特别是弱规范粒子的发现，加强了人们对定域规范场理论作为相互作用的基本理论的信念，也为今后以高能轻子作为探针探讨强子的内部结构、夸克及胶子的性质以及强作用的性质提供了可靠的分析手段。在今后一个时期，强相互作用将是粒子物理研究的一个重点。
把电磁作用、弱作用和强作用统一起来的大统一理论，近年来引起相当大的注意。但即使在最简单的模型中，也包含近20个无量纲的参数。这表明这种理论还包含着大量的现象性的成分，只是一个十分初步的尝试。它还要走相当长的一段路，才能成为一个有效的理论。
另外从发展趋势来看，粒子物理学的进展肯定会在宇宙演化的研究中起推进作用，这个方面的研究也将会是一个十分活跃的领域。
很重要的是，物理学是一门以实验为基础的科学，粒子物理学也不例外。因此培养物理学人才将是意义深远的。（例如：丁肇中热心培养中国高能物理学人才，经常回国选拔年青科学工作者去他所领导的小组工作；并受聘为中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。）
3. 粒子物理史
粒子的产生都是从宇宙大爆炸开始的
粒子及各物质元素形成过程
宇宙最开始，没有物质只有能量，大爆炸后物质由能量转换而来（质能转换E=mc²），当代粒子物理学告诉我们，在足够高的温度下（称为“阈温”），物质粒子可以由光子的碰撞产生出来。下面是宇宙物质进化的详细过程：
宇宙诞生第1/10000秒（时标），温度达几十万亿开，大于强子和轻子的阈温，光子碰撞产生正反强子和正反轻子，同时其中也有湮灭成光子。在达到平衡状态时，粒子总数大致于光子总数相等，未经湮灭的强子破碎为“夸克”，此时夸克处于没有任何相护作用的“渐进自由状态”。宇宙中的粒子品种有：正反夸克，正反电子，正反中微子。最后，有十亿分之一的正粒子存留下来；
时标0.01秒温度1000亿开，小于强子阈温大于轻子阈温。光子产生强子的反应已经停止，强子不再破碎为夸克，质子中子各占一半，但由于正反质子正反中子不断湮灭，强子数量减少。中子与质子不断相护转化，到1.09秒时，温度100亿开，质子：中子=76：24；
时标13.82秒，温度小于30亿开，物质被创造的任务完成。中子衰变现象出现，衰变成质子加电子加反中微子。这时质子：中子=83：17；
时标3分46秒，温度9亿开，反粒子全部湮灭，光子：物质粒子=10亿：1，中子不在衰变，质子：中子=87：13（一直到现在）；这时出现了一个非常重要的演化：由2个质子和2个中子生成1个氦原子核，中子因受核力约束而保存下来。宇宙进入核合成时代。（如果没有氦核产生，中子将全部衰变，也没有以后其它的原子核）
时标30万—70万年，温度4000—3000开，能量和物质处于热平衡状态。开始出现稳定的氢氦原子核，宇宙进入复合时代。在后期宇宙逐步转变为以物质为主的时代。（光子随着温度的降低而可以自由穿行，即今天的3开宇宙背景辐射！）
时标4亿—5亿年，温度100开。物质粒子开始凝聚，引力逐渐增大，度过“黑暗时代”后，第一批恒星星系形成。
随着第一批恒星的形成，原子在恒星的内部发生了核聚变反应，进而出现了氦，炭、氧、镁，铁等元素原子核。核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下 （如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
（值得注意的是，不同质量的恒星能引发的核聚变程度不同，太阳主要为氢—氦聚变，重一点的会引发炭—氧—镁聚变，再重的会引发下一轮聚变。总的顺序简略依次为：氢—氦—炭—氧—镁—硅—铁。但无论恒星多重，最终的聚变结果只能是铁，恒星内部不能产生比铁更重的原子核！）
凡是元素周期表上有的(除人造元素外)，都是在恒星大炼炉里形成的，铁以后的原子核，只能在超爆中产生。
4. 粒子物理简介内容
基本粒子的分类
费米子
夸克
目前的实验显示共存在6种夸克（quark），和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是
第一代：u（上夸克） d（下夸克）
第二代：s（奇异夸克） c（魅夸克）
第三代：b（底夸克） t（顶夸克）
它们的质量关系是。另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对的构成介子，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。
轻子
共存在6种轻子（lepton)和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的μ子和τ子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代：
第一代：e（电子） νe（电子中微子）
第二代：μ（μ子） νμ（μ子中微子）
第三代：τ（τ子） ντ（τ子中微子）
玻色子
规范玻色子
这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。
自然界一共存在四种相互作用，因此也可以把规范玻色子分成四类。
引力相互作用：引力子（graviton）
电磁相互作用：光子（photon）
弱相互作用（使原子衰变的相互作用）：W 及 Z 玻色子，共有3种：W + ,W �6�1 ,Z0
强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子（gluon）
粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为“大统一理论”。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。
胶子
胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的湮没有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据
希格斯粒子
希格斯粒子(Higgs)是粒子物理标准模型中唯一还没有在加速器上产生出来的粒子。粒子物理学家们认为希格斯粒子与其他粒子的相互作用使其他粒子具有质量。相互作用越强质量就越大。希格斯粒子本身质量极大，目前的加速器能量还无法达到，而理论的计算也比较困难。物理学家们普遍希望能够在2008年将要开始运行的大型强子对撞器上产生出希格斯粒子。
标准模型预言存在2种希格斯粒子：H + 和H0，但是也有很多科学家提出其他的可能性。
5. 粒子物理科普
中国校友会网发布了《2015中国高考状元调查报告》。报告显示，2000～2014年，全国高考“状元”就读专业基本上是目前社会公认的最具竞争力、最赚钱的热门专业。
其中，管理学、工学和经济学门类专业最受“状元”青睐，占“状元”总数的68.63%。
反之，比较冷门、学业比较艰苦、未来职业薪酬预计较低的历史学、教育学、哲学、文学、医学等专业，较少有状元问津。“粒子物理”更是冷门中的冷门！
6. 粒子物理入门
1、定义不同。量子：一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。而粒子是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。
2、提出时间不同。量子发现的时间早于粒子。量子最早是由德国物理学家普朗克在1900年提出的。而1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子。
3、领域范畴不同。量子是一个基本单位，粒子是一种物质。量子代表“相当数量的某物质”。而原子是组成物质的最小微粒。发现了电子、质子和中子后，许多人认为光子和它们是组成物质的“基本粒子”。
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