A-level物理|最基本的考点——粒子物理

A-level物理|最基本的考点——粒子物理

这篇文章，我们将通过物质的本质是什么这个命题，继续探讨物理是什么?在我们的A-level阶段，物质（Matter）的本质是由基本粒子（fundamental particle）组成的。小到是一个原子，大到整个星系，都是有许许多多不同的粒子（particle）组成的。比如一个原子（atom），是由中心的原子核（nucleus）以及外面围绕原子核转动的电子（electrons）组成的。那么，nucleus，neutron，proton，electron之间又有什么不同？neutron和proton与quarks的关系又是什么呢？

我们先来看一道考试题：

大部分同学学到Particles这章都晕晕呼呼的，因为新的名词解释太多。特别是AQA的同学，在AS第一年第一个单元，直接上来就是Particle Physics。对许多同学们理解起来难度不小。特别是都是英语单词，根本适应不了。OCR和Edexcel的同学，第二年A2的时候才学，想想他们有多幸福。

今天，我们从原子结构分析开始，对Particles的学习方法做简单的说明

我们日常生活中，组成元素最小的结构是原子。过去原子被认为是基本粒子，原子（atom）这个词来自希腊语中“不可切分的”。直到约1910年以前，原子的存在与否仍存在争议。那么能不能把原子继续拆分呢？之后，原子核被发现是由质子（protons）和中子（neutrons）所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。

那么能不能把protons和neutrons继续拆分呢？随著实验和量子场论的进展，发现质子、中子、介子发现是由更基本的quarks所组成。同时人类也陆续发现了性质和electron类似的一系列lepton，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范boson。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。所以我们把所有有quarks组成的物质叫做hadrons。不是由quarks组成的叫做leptons。Bosons是构成了力的基本物质。

目前的实验显示共存在6种夸克（quark），和他们各自的反粒子。分别是up, down, strange, charm, top, and bottom。我们用符号：u d sc t b来表示。A-level阶段，只用记住前三个就好了。由三个quarks组成的物质叫做Baryons，由两个quarks（一正一反）组成的是Mesons。

比如，neutron就是有udd组成，而proton是由uud组成的。所以这题的答案是

最后留一道思考题：

请同学们区分nuclear physics 中的nucleus，neutron，nucleon，nuclide，neutrino以及particle physics中的proton，photon，positron。

今天的课就讲到这里。