3、夸克模型

问提：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢?看教材(第104页“夸克模型”)

1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克(quark)。夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。那么，现代科学认为夸克有哪几种?有什么特征?

提示：

(1)上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。

(2)夸克带电荷为元电荷的 或 倍

点评：提示学生现代科学不仅发现6种夸克而且发现了反夸克存在的证据。使学生知道知识的学习和科学的探究是无止境的。

提示：科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”。能否解放被禁闭的夸克，是物理学发展面临的一个重大课题。

夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。

例1：已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克 或反夸克 )组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。

π+ π- u d

带电量 +e -e

下列说法正确的是( )(2005全国)

A.π+由u和 组成 B.π+由 和d组成

C.π-由u和 组成 D.π-由 和d组成

解析：根据各种粒子带电情况，π的带应为u和d(“+”或“-”)所以选“AD”

归纳：基本粒子不基本(列出框架图)

点评：逐步突现物质世界的微观与宏观的和谐统一。

4、宇宙的演化、恒星的演化

前面我们提到要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。

阅读教材(第105页“宇宙演化”)并要求学生初步了解宇宙演化的发展过程。

(1)宇宙演化过程和恒星演化过程

宇宙大爆炸后，“粒子家族”(宇宙形成之初)：10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子等→

10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等(强子时代)→温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在(轻子时代)→温度109K时进入核合成时代→温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→冷却，出现了宇宙尘埃 密集尘埃→星云团 开始发光→一颗恒星诞生。

恒星收缩升温→热核反应成氦→氢大部分聚变为氦→收缩→氦聚合成碳→…(类似)直到产生铁元素。

恒星最后的归宿：

恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星

恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性

5、课堂练习(可选为例题)

练习1：目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是( B )

A.质子由1个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成

B.质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成

C.质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子由2个μ夸克和1个d夸克组成

D.质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和1个d夸克组成

练习2： 介子衰变方程为： →π-+πo其中 介子和π-介子带负的基元电荷，πo介子不带电，如图所示，一个 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧Ap，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧pB,两轨迹在p点相切，它们半径Rk-与Rπ-之比为2：1(πo介子的轨迹未画出)由此可知π-的动量大小与πo的动量大小之比为( C)

A.1：1 B.1：2 C.1：3 D.1：6

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