粒子物理

粒子物理

一、简介

粒子物理研究物质微观结构的最小单元及其相互作用规律，并于目前发展成为粒子物理学（理论）和高能物理学（实验），该领域代表着人类对物质微观结构乃至整个宇宙演化的最前沿、最深刻的认识。粒子物理的研究，特别是实验研究，与医学领域中的组织结构研究、病理病因研究和临床治疗等方面直接相关，可对本校的医学博士点形成有力支撑。此外，粒子物理研究属理论物理范畴，与物理大方向的专业基础课结合相当紧密，因此其发展也将对物理教学产生极大促进作用。

物理科学学院于2008年底开始着手建立建设粒子物理科研方向，尽管相对其他研究方向而言，该方向尚属全新，但在学校的极大优惠政策下，同时也存在很大机遇。目前粒子物理方向的科研团队仍在积极组建中，现有2名科研人员，热诚欢迎校内外研究领域相近、兴趣相投的科研人员加盟，且本研究方向的学术带头人正虚位以待！

联系人：金毅

地址：济南市济微路106号，济南大学物理科学学院

邮编：250022

电话：13869103390

E-mail：ss_jiny@http://www.77cn.com.cn

二、团队组成

学术带头人：虚位以待！

团队仍在积极组建中，目前成员：金毅、吴齐

三、团队科研方向

量子色动力学、强子物理、加速器物理、超标准模型、放射

第五章 老子与粒子物理学 ................................................................................................... 2

一、粒子物理学简述 ....................................................................................................... 2 1，基本粒子概说 ............................................................................................................. 2 1.1 基本粒子分类 ............................................................................................................ 3 1.2 基本粒子的物理特征和现象 ....................................

（物理）物理带电粒子在电场中的运动专项及解析

一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动

1．如图，半径为a 的内圆A 是电子发射器，其金属圆周表圆各处可沿纸面内的任意方向发射速率为v 的电子；外圆C 为与A 同心的金属网，半径为3a ．不考虑静电感应及电子的重力和电子间的相互作用，已知电子质量为m ，电量为e ．

(1)为使从C 射出的电子速率达到3v ，C 、A 间应加多大的电压U ；

(2)C 、A 间不加电压，而加垂直于纸面向里的匀强磁场．

①若沿A 径向射出的电子恰好不从C 射出，求该电子第一次回到A 时，在磁场中运动的时间t ；

②为使所有电子都不从C 射出，所加磁场磁感应强度B 应多大．

【答案】（1）24mv e （2）①43a π ②(31)B ae ≥- 【解析】

【详解】

（1）对电子经C 、A 间的电场加速时，由动能定理得

()2211322

eU m v mv =- 得2

4mv U e

= （2）电子在C 、A 间磁场中运动轨迹与金属网相切．轨迹如图所示．

设此轨迹圆的半径为r ，则

)2223a r r a -=+ 又2r T v π=

得tan 3a r θ== 故θ=60° 所以电子在磁场中运动的时间2-22t T πθπ=

得439a

中科大,陈宏芳原子物理习题解答,物理学

6.1

(1)n→p+e (2)n→π++e +νe (3)n→p+γ (4)n→p+π

1

2 3 4

6.2 (1)p→π++e +e+ (2)n+p→Λ0+Σ+ (3)(4)Λ0→p+π (5)µ →e +νe+νµ

1 2 3 4 5

Σ+→p+γ

mf Ea

2016高考物理带电粒子在电场中的运动

第一部分：

1．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示虚线表示.这个静电场在xoy平面内的一簇等势线．等势线形状相对于ox轴、0y轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点(其横坐标为一X0)时，速度与x轴平行．适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子滑y方向的分速度Vy，随位置坐标x变化的示意图是

2．如图所示，AB是一对平行金属板．在两板间加有周期为T的交变电压U，A板电势UA=0．B板电势UB随时间l变化的规律如图所示．现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中．设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则 ( ) A若电子是在t=0时刻进入的．它将一直向B板运动

B若电子是在t=T/8时刻进人的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

c若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

D若电子是在t=T/2时刻进入的．它可能时而向B板运动，时而向A板运动

圆周运动中的有关对称规律:

(1)当带电粒子从同 一直线边界入射出射 时速度与边界夹角相 同

——对称性

(2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必 沿径向射出

带电粒子在圆形匀强磁场 中的运动往往涉及粒子轨 迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。

v α

B

O θ

边 界 圆

边 界 圆

B O C A

B

O'

θ O′

轨 迹 圆

轨迹圆

两圆心连线OO′与点C共线。

θ+ α = π

例1、如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁 场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ 角。设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间的相互 作用力及所受的重力。求： r B (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; v O (2)电子在磁场中运动的时间t; θ (3)圆形磁场区域的半径r。 mv R 解：(1) R θeB

(2)由几何关系得：圆心角： α = θt

2 O1 2 r R

v

2

T

m eBtan

(3)由如图所示几何关系可知，

所以：r

mv eB

tan

2

轨迹圆的缩放 当粒子的入射速度方向一 定而大小可变时，粒子做 圆周运动的圆心一定在粒 子在入射点所受洛伦兹力 的方向上，半径R不确定， 利用

2.3 光是波还是粒子2.4 实物是粒子还是波

学

习目标知识脉络

1.理解光既具有波动性又有粒子性的观点，

知道光是一种概率波.(重点)

2.理解实物粒子和光一样都具有波粒二象

性，知道德布罗意波，会计算其波长.(重点)

3.会从能量、动量、波长、频率的角度分析

波和粒子之间的联系.(难点)

4.了解不确定关系的概念和相关计算.(难

点)

光的波粒二象性

[先填空]

1.光的本性

光是波，同时也是粒子，即光具有波粒二象性.

2.光是一种概率波.

3.光子的能量和动量的公式E＝hν和p＝h

λ

是光的波粒二象性的反映，式中h把描写光的粒子性的能量E、动量p，与描写光的波动性的频率ν、波长λ紧密联系了起来.

[再判断]

1.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性.(√)

2.光子数量越大，其粒子性越明显.(×)

3.光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.(√)

[后思考]

认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？

1

【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性

.

1.光的粒子性的含义

粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量.

(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质.

(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性.

(3)频率高

圆周运动中的有关对称规律:

(1)当带电粒子从同 一直线边界入射出射 时速度与边界夹角相 同

——对称性

(2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必 沿径向射出

带电粒子在圆形匀强磁场 中的运动往往涉及粒子轨 迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。

v α

B

O θ

边 界 圆

边 界 圆

B O C A

B

O'

θ O′

轨 迹 圆

轨迹圆

两圆心连线OO′与点C共线。

θ+ α = π

例1、如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁 场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ 角。设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间的相互 作用力及所受的重力。求： r B (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; v O (2)电子在磁场中运动的时间t; θ (3)圆形磁场区域的半径r。 mv R 解：(1) R θeB

(2)由几何关系得：圆心角： α = θt

2 O1 2 r R

v

2

T

m eBtan

(3)由如图所示几何关系可知，

所以：r

mv eB

tan

2

轨迹圆的缩放 当粒子的入射速度方向一 定而大小可变时，粒子做 圆周运动的圆心一定在粒 子在入射点所受洛伦兹力 的方向上，半径R不确定， 利用

微观粒子波粒二象性的物理本质

——剖析光子的静止质量与不等于零的实验结果

（作者：夏烆光， 江 欣）

【提 要】：本文从普朗克长度和普朗克时间的定义出发，用《广义时空相对论》给出的光子静止质量计算公式，并结合多位物理学家的实验结果，系统地讨论了光子的静止质量，以及静止质量不等于零的物理意义；进而指出了量子力学波函数的叠加原理与微观粒子波粒二象性的物理本质。坦率地说，这些学术观点对于正确认识狭义相对论、量子力学态的叠加原理与波粒二象性的物理本质，具有重要的学术价值。

【关键词】：普朗克长度 普朗克时间 波粒二象性 广义时空相对论 狭义相对论 光子的静止质量 质量单

元 康普顿波长 机率波动频率 态的叠加原理

引 言

普朗克质量的意义，大约是一个“史瓦西半径”等同于“康普顿波长”的“黑洞”所包含的质量。这个黑洞的半径就是一个普朗克长度。透过思想实验指出（请注意，思想实验是建立在传播速度为无穷大的绝对主义时空观念之上！）：想像要测量一个物体的位置，需要用投射到该物体之上的反射光。如果要求提高位置的测量精度，必须使用更短波长的光子。这就意味着光子的能量要更高。如果光子的能量高到一定程度，它们撞到物体时会产生黑洞。这个黑洞可以“吞噬”光子而导致

磁性纳米材料的制备和应用发展综述

摘要：综述了磁性纳米材料的制备方法,其中包括固相法、液相法和气相法。对磁性纳米材料当前的应用热点进行了概述，并对其研究前景进行了展望。 关键词：磁性；纳米材料；制备；改性； 1 引言

20世纪70年代人们利用共沉淀法制备出了磁性液体材料，1988年巨磁电阻效应的发现，引起了世界各国的关注，掀起了纳米磁性材料的开发和应用研究热潮。 纳米磁性材料大致可分为3大类：一是纳米颗粒，二是纳米微晶，三是纳米结构材料[1]。纳米磁性材料的磁单畴尺寸、超顺磁磁性临界尺寸、交换作用长度等在1~ 100 nm 范围内，具有奇异的超顺磁性和较高的矫顽力[2~3]。20nm的纯铁微粒的矫顽力是大块铁的1000倍；当粒径在50~200nm之间时，矫顽力和饱和磁化强度均达到最大值，且具有单畴特性。近年来随着计算机技术的飞速发展，记录的信息量也在不断增加。以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高[4]。磁性纳米微粒尺寸小、单畴结构矫顽力高，用它制作磁记录材料，可以提高信噪比，改善图像质量。

2 磁性纳米材料的制备

在人们所熟知的大量磁性材料中，由于不能同时满足高饱和磁化强度和稳定性高的要求，饱和磁化强度高但稳定性低的材料应用在一定程度上受