高中物理 第十九章 原子核 8 粒子和宇宙课堂导引素材 新人教版选修3-5 2页

‎8 粒子和宇宙 ‎ 互动课堂 疏导引导 ‎1.关于粒子 因为所谓的“基本粒子”，本身也是复合粒子，它们也还有着自己的复杂的结构.‎ ‎20世纪以来，人类陆续发现了正电子、μ子、K介子和π介子、超子等更微小的粒子，它们“个头”很小，有的稳定存在，有的寿命极短.‎ ‎2.粒子的分类 ‎（1）强子：强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子、介子和超子都属于强子，其中质子是最早发现的强子.‎ ‎（2）轻子：到目前为止，共发现6种轻子，它们是：电子，电子中微子，μ子，μ子中微子，τ子，τ子中微子.轻子不参与强相互作用.‎ ‎（3）媒介子：如光子，中间玻色子，胶子.大家所熟识的光子是传递电磁相互作用的粒子，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递相互作用.‎ ‎3.宇宙是怎样演化的？‎ 根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期.在大爆炸之后，随着温度的下降，当温度降到3 000 K时，电子与质子复合成为中性的氢原子.继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系.‎ ‎4.恒星最终的归宿是什么？‎ 这与恒星的质量大小有关，如果恒星的质量小于1.4倍太阳质量，它会演变为白矮星.如果恒星的质量在1.4~2倍太阳质量，更强大的压力使得原子被“压碎”，电子和质子被压在一起，整个恒星成为中子组成的天体，叫做中子星.当恒星的质量更大时，其内部的任何物质都无法抵抗巨大引力产生的压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞.‎ 活学巧用 ‎【例1】‎ ‎ 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为e，e为基元电荷。下列论断中可能正确的是（　　）‎ A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成 B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成 C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成 D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成 解析：题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电荷量，据质子带一个元电荷的电荷量及中子不带电，分析可知B项正确.‎ 答案：B ‎【例2】 科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所产生的能量的总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和.科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟，经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量.‎ ‎（万有引力常量G=6.67×10-11N·m2·kg-2,1年时间约为3.15×107s）‎ 思路解析：r=ct=3×108×‎500m=1.5×‎1011m,地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：‎ ‎,太阳的质量为 ‎,γ射线爆发所发出的能量：‎ E=Mc2=2.0×1030×(3×108)2J=1.8×1047J.‎ 答案：1.8×1047J