高能物理学面临的两大难题

 一、物质结构历史简述大家知道,物质结构的研究已从早先的原子层次深入到夸克和轻子这一新层次。１９１１年,卢瑟福实验证实了原子中原子核的存在并发现了质子,１９３２年查德威克的实验发现了中子．中子的发现开创了人类认识物质结构从原子核进到质子、中子这一层次．海森伯和伊凡宁柯立即提出了原子核由质子和中子组成的假说．不久,这一假说获得验证并得到了有关原子核的正确认识．原子是由原子核和绕核运动的电子组成的,而原子核由质子和中子通过强相互作用结合而成．这样,随着核物理的发展,人类对物质结构的认识进入到基本粒子这一层次,即认识到自然界万物是由质子、中子、电子这些基本粒子构成的．     

“基本粒子”及其性质

 在1897年发现电子后的近一个世纪中,人们对物质结构基本组元的认识已前进了一大步.原子不是物质的最小单位,它由原子核和电子组成,而原子核又由质子和中子组成这样的常识已为许多人所了解.这样,在很长时间里,电子、质子、中子等粒子一直被看作是组成物质的“基本粒子”.但是,随着加速器的出现和探测技术的发展,到20世纪60年代,由于一大批共振态粒子的发现,“基本粒子”的数目猛增为上百种.从而使人们意识到,介子、重子这些一度被人们称为“基本粒子”的强子可能并不是基本的,物质结构可能存在更深一层次的基本成份.     

浅谈新核素铂-202

 原子和原子核是物质构成的两个不同层次,它们以不同的方式决定着物质的特性.原子由三种成份组成:质子、中子和电子.质子带正电荷,中子不带电荷,而电子带负电荷,电子的数目和质子的数目相等,这样原子就成了中性的物质单元.质子和中子位于原子的中心构成了原子核,电子则围绕原子核运动.这些核外电子决定了原子(元素)的化学性质.著名的门捷列夫元素周期表就是根据元素的电子组态建立的,它科学地反映了元素化学性质的周期变化.元素周期表的形成和不断的完善对科学技术的发展及人类社会生活起了重大作用.     

幻数和幻数的最新科研成果简介

 自从德国核物理学家迈耶用轨道和自旋相互作用来解释原子核的结构,并建立了“壳层模型”,由此而获得１９６３年诺贝尔奖后,物理学界一直认为,幻数是固定不变的。而近日,日本科学家发现了新的幻数,说明幻数不是固定不变的。本文仅就这一问题简介如下： 一、什么是幻数 众所周知,一切物质都是由分子构成;分子又是由原子组成;原子都是由带正电的原子核和带负电的电子组成;原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。不同元素的原子,其原子核质量和原子核中质子、中子的多少是不同的。在质子数、中子数是某个特定数值或两者均为这一数值时,原子核的稳定性就比平均值大。这些数值被称为“幻数”。     

五彩缤纷的物质形态

 “一尺之棰,月取其半,万世不竭。”这是2000多年前春秋时期公孙龙的著名立论。现代科学的发展,正在检验这个立论。这个物质无限可分的思想,也给近代物理学的发展提供了参考。要了解物质的微观运动,就要了解物质的微观结构层次及各层次的粒子运动。众所周知,实体物质是由分子组成,分子是由原子组成。到目前为止,化学上已发现109种元素,数千种同位素。而原子呢,在化学反应里是不能再分的颗粒,但在物理学里,却是可分的。原子是由带正电的原子核和绕核运转的带负电的若干电子所组成。     

X光电子能谱法精确测定电子结合能

物质是由原子组成的,而原子是由带正电荷的原子核同核外运动着的电子所组成.根据量子理论,物质中的电子在不同的分立“轨道”上运动并处在不同的能级上.轨道电子的结合能就是把电子从所在的能级转移到不受原子核吸引并处于最低能态时所需要的能量.很据电子结合能的数据可以绘制出电子能级图.显然,电子结合能的精确测定,对了解物质的电子结构,推动物理、化学、生物等基础科学的发展有着重大的意义. 长期以来,电子结合能的测量一般都是利用x射线谱和光谱学的方法.为了测定某元素的能级,必预先选择一个参考能级.对于原子序救。z=30以下的轻元素…     

质子和中子的构造

质子、中子和电子有时被认为是物质的基石——构成所有物质的基本粒子。中子和质子被非常强的引力结合在一起,形成很小而很坚实的原子核,电子围绕着这原子核运动。可是,当我们说一个粒子是基本粒子,这又是什么意思呢?电子、质子和中子是个点,还是具有有限大小?假如它们是具有有限结构的,那么它们又是由什么组成的呢?这是否意味着它们并非真正基本的,而是由更基本的,超出目     

用原子的发射光谱对氢原子、氦离子、氦原子内电子的运动瞬时速度和轨道半径的实测与研究

本文利用笔者发明的"原子内电子运动瞬时速度和轨道半径测量方法及其测量设备"(于2005年3月23日,由中华人民共和国国家知识产权局授予发明专利证书,发明专利号ZL00105041.9),对氢原子、氦离子、氦原子内旋转运动着的电子在发射不同频率的电磁波时的运动瞬时速度和轨道半径进行了实测与研究,首次实现了氢原子内电子运动参数的精确测量,氢原子的电子在发射(巴尔末谱线系)不同频率的电磁波时分别所对应的电子运动瞬时速度(km/s)是5173.9740,4899.4164,5510.2393,4673.4087,5860.4100,4313.0330;和分别对应的轨道半径(×10-12 m)是9.4640,10.5540,8.3440,11.6000,7.3770,13.6200.此结果与过去用其它方法实测的氢原子核间距离的一半32×10-12 m进行分析、比较,可以断定,用此方法测量的原子内电子运动瞬时速度和轨道半径数据是非常精确的.原子结构的动态"行星"模型图像第一次清晰地展现在人们的眼前;这标志着爱因斯坦与玻尔关于对"测不准原理"长期争论的结束;爱因斯坦的决定论观点取得了根本性的胜利.氢原子内旋转运动着的电子发射红、绿、兰、紫、紫外1、紫外2电磁波时,它所处的位置, 运动速度不同.每一个小周期内,电子发射两次电磁波.电子发射电磁波时,在一个位置上的运动速度较快,而在另一个位置上则较慢,即电子时而加快,时而又减慢;电子时而靠近原子核,进而又远离原子核,电子围绕原子核的旋转运动半径R 成周期性的变化;同时,电子旋转运动速度的大小也成周期性的变化,这正反映了原子的振动规律性.通过对氦离子、氦原子内旋转运动着的电子在发射不同频率的电磁波时的运动瞬时速度和轨道半径的实测、研究,发现氦原子的外层电子电离后,内层电子将作减速运动,并且内层电子的轨道半径将变大.氦原子内、外层电子在发射不同频率的电磁波时,所处的位置、运动速度均不相同;所发射的电磁波频率并非以其所在轨道半径的大小而成比例地增大或减小.实测证明电子发射电磁波频率的大小只取决于电子作减速运动的负加速度的大小.在每一个小周期内,电子发射两次电磁波,电子发射电磁波时,在一个位置上的运动速度较快,而在另一个位置上则较慢,即电子时而加快,时而又减慢;电子时而靠近原子核,进而又远离原子核,电子围绕原子核的运动半径R成周期性的变化,同时,电子旋转运动速度的大小也成周期性的变化.以上所测氢原子内电子的旋转运动轨道平均周期是0.79097372～1.98414850×10-17 s(注1飞秒=10-15 s);以上所测氦原子内电子的旋转运动轨道平均周期是4.764819～114.76487×10-22 s.     

希格斯玻色子在LHC上的发现

<正>1.引言苹果成熟以后会掉到地面上,而不会四处乱飞,是因为苹果和地球间存在引力。引力的起因是质量。现在要问质量从何而来?我们知道任何物体都是由分子构成,分子由原子构成,原子由原子核和电子构成,而原子核由质子和中子构成,质子和中子都由夸克组成。夸克和电子到现在为止没有发现有更深层次的结构,因此被称为基本粒子。实验证明质子、中子和电子都具有质量,我们推断组成物体的基本粒子有质量,所以物体就有了     

重夸克偶素的强子跃迁理论

我们知道宏观物体是由分子、原子组成的.原子是由电子和原子核组成的.原子核又是由原子和中子组成的.人们对物质徽观结构和微观运动基本规律的不断深入的研究,推动着物理学不断向前发展.近代粒子物理(又称高能物理)的研究,发现质子、中子和与它们相似的超子等(统称为重子)以及与它们有强相互作用的介子(介子和重子统称为强子)还有更深一层的内部结构.它们是由一种称为夸克的更基本的粒子所组成的.已经知道的夸克有以下几种: u c t(所带电荷为质子电荷的2/3), d s b(所带电荷为质子电荷的-1/3),其中u,d,s,b等夸克的存在已有明确的实验根据,t…     

原子与分子物理学的发展概况和动向

一、研究和发展原子与分子物理的重要意义 按物质结构的层次来分,近代物理的主要发展方向,基本上有五个方面,形成了五个重要分支:1.基本粒子物理;2.原子核物理;3.原子与分子物理;4.凝聚态物理;5.天体物理。物质世界这些层次的结构和运动变化,是相互联系、相互影响的。对这些层次的研究,既要有所侧重,又要法意到它们之间的联系,才能把问题搞得更清楚,不应忽视其中任何一个层次的研究。原子与分子物理学是研究原子与分子的结构、运动规律以及相互作用的科学。主要研究内容有:1.原子与分子的电子结构;2.原子与分子光谱;3.原子与分子的碰撞过程…     

北京谱仪轻奇特强子态研究

<正>一、强子谱与"色禁闭"自然界的物质由微观原子构成,原子是由位于中心的原子核与核外电子构成的。在更加微观的尺度上,原子核由核子(质子和中子)组成,核子由夸克组成。夸克是几种基本粒子之一,是构成宇宙的基本单元。物理学家用"味道"来区分不同的夸克,     

夸克强相互作用动力学--量子色动力学简介

夸克是人类目前所知道的最基本的粒子．所有强子（包括构成原子核的质子、中子）都是由夸克组成的．夸克的运动变化遵守什么规律呢？它们之间的强相互作用有什么特点？物理学家用量子色动力学描写夸克之间的强相互作用．本文拟对量子色动力学作个扼要介绍．     

离化态原子基态电子结构特征与轨道竞争规律

离化态原子广泛存在于等离子体物质中,其相关性质是天体物理、受控核聚变等前沿科学研究领域的重要基础.基于独立电子近似,本文系统研究了扩展周期表元素(2 Z 119)所有中性和离化态原子的基态电子结构.基于设计的原子轨道竞争图,系统总结了各周期元素轨道竞争的规律,并结合离化态原子的局域自洽势阐明了其轨道竞争(即轨道塌陷)的机制;在此基础上,说明了部分元素性质与轨道竞争的关系.利用本文研究得到的离化态原子基态电子结构,可建立更精密计算相关原子的能级结构、跃迁几率等物理量之基础,从而满足高功率自由电子激光实验分析、原子核质量精密测量等前沿研究的需求.     

分子运动论发展简述

分子运动论是热学的一种微观理论。它根据的基本概念是:物质是由大量分子和原子组成的,热现象是这些分子作无规则运动的一种表现形式。这种理论的基本精神是:各个分子和原子的运动服从力学规律,而通过统计平均的方法来解释宏观现象。物质结构的原子性,热是运动的表现这两个基本概念起源很早,但真正建立起系统的理论却在十九世纪中叶。开始是气体分子运动     

原子的超精细能级与光谱超精细结构

 原子是由原子核和核外电子构成的,原子核和核外电子都处在运动状态,具有能量.根据实验(例如光谱实验和夫兰克-赫兹实验等)和量子论研究表明,原子中电子(原子核也一样)的能量不是任意的,只能取一些不连续定值,即是量子化的.这些不连续的能量状态就是原子能级.     

半导体超晶格

 半导体、大家都很熟悉了,而半导体超晶格则是个新生事物,要对它做个简单介绍还得从半导体的导电性说起.我们都知道,物质是由原子组成,原子的中心是原子核,周围有电子绕核运动.对于孤立的原子(即当原子间的距离很大,原于之间的相互作用可以忽略不计时),其电子的能量只能取一些分立的值,即量子化的能级.当原子间的距离减小形成晶格时,最外层电子,即决定元素化合价的价电子,已经不再只属于某一个原子,而为整个晶体所共有,其原来的能级扩展为能带.     

等离子体与“太阳风”漫谈

 一、物质的第四态--等离子体我们知道,物质通常处于三种聚集态,即固态、液态和气态,随着温度的变化,物质的三态之间可以互相转化。如果温度升高到104K甚至105K,分子间和原子间的运动十分剧烈,彼此间已难以束缚,原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚,成为自由电子,原子失去电子变成带正电的离子。这样,物质就变成了一团由电子和带正电的离子组成的混合物。发生了电离的气体,无论是部分电离还是完全电离,虽然描述普通气体的密度、温度、压强等仍适用,但它的主要性质已发生了本质的变化。在气体中电离成分只要超过1‰,它的行为就主要由电子和离子间的库仑力来支配。     

由物质与反物质组成的奇特原子

 一种异乎寻常的新原子已经在欧洲核子研究中心首次构成。这个原子由氦核与围绕它旋转的一个电子和一个反质子组成;而不像通常那样,由两个电子围绕氦核旋转所组成。德国慕尼黑工业大学F.J.哈特曼与他的同事们称这种新原子为反质子氦。在这种原子中,电子与反质子在距核大致相同距离处绕核运行,但二者运动方向刚好相反。理论预言:如果反质子绕通常的原子核运行,那么,反质子在其轨道上停留的时间不会超过亿万分之一秒。     

复合核理论

在尼尔斯·玻尔(N.Bohr)诞辰一百周年之际,我们怀着十分崇敬的心情纪念这位伟大的科学家.他以巨大的智慧和无畏的创造精神给人类留下了宝贵的财富. 本世纪初物理学经历了一场由经典理论到量子理论的伟大革命,人们对物质结构的认识产生 了一次大的飞跃. 1911年卢瑟福(Rutherford)发现原子中存有原子核.廿一年后 Chadwick又发 现了中子.由此人们认识到,不仅原子是由原子核与电子构成的而且原子核也有结构,它由质子和 中子①组成.玻尔是量子论与原子结构理论的著名创始人之一,对近代物理的发展有着广泛而深 远的影响.他的卓越贡献是多方面的,…