什麼是質子與反質子

2022-08-28 02:21:26 字數 2154 閱讀 1726

1樓:魏立國

1、質子

質子是2023年盧瑟福任卡文迪許實驗室主任時,用α粒子轟擊氮原子核後射出的粒子,命名為proton,這個單詞是由希臘文中的「第一」演化而來的。歐內斯特·盧瑟福被公認為質子的發現人。2023年他注意到在使用α粒子轟擊氮氣時他的閃爍探測器紀錄到氫核的跡象。

盧瑟福認識到這些氫核唯一可能的**是氮原子,因此氮原子必須含有氫核。他因此建議原子序數為1的氫原子核是一個基本粒子。在此之前尤金·戈爾德斯坦(eugene goldstein)就已經注意到陽極射線是由正離子組成的,但他沒有能夠分析這些離子的成分。

原子核中所含質子數等於該元素的原子序數。氫原子最常見的同位素的原子核由一個質子構成。其它原子的原子核則由質子和中子在強相互作用下構成。

在水中被溶解的氫離子實際上就是質子。質子在化學和生物化學中起非常大的作用。可以在水溶液中提供質子的物質一般被稱為酸,可以在水溶液中吸收質子的物質一般被稱為鹼。

質子靜止質量938mev,是電子的1836倍。帶有+1元電荷(約1.60×10^-19 c),量值與電子電荷絕對值相同。

質子是穩定粒子,平均壽命大於2023年。高能電子、μ子或中微子轟擊質子的散射實驗表明質子的電荷和磁矩有一定的空間分佈,因此質子不是點粒子,而具有一定的結構。目前認為質子是由所謂夸克的基本粒子構成,由兩個+2/3電荷的上夸克和一個-1/3電荷的下夸克通過膠子在強相互作用下構成。

質子與質子間,除了有電磁相互作用之外,還有強得多的強相互作用。這種強相互作用與質子中子間以及中子中子間的強相互作用完全相同,是構成結合為原子核的核力。核力與電荷的無關性說明質子與中子可以看成是同一種粒子的兩種不同電荷狀態,這一性質導致用同位旋概念來描述:

質子和中子是同位旋i相同、同位旋第三分量i3不同的兩種狀態,原子核的同位旋可由質子和中子的同位旋「合成」得到。

質子是核物理和粒子物理實驗研究中用以產生反應的很重要的轟擊粒子,在核物理中質子常被用來在粒子加速器中加速到近光速後用來與其它粒子碰撞,這樣的試驗為研究原子核結構提供了極其重要的資料。慢速的質子也可能被原子核吸收用來製造人造同位素或人造元素。核磁共振技術使用質子的自旋來測試分子的結構。

質子也是宇宙射線中的主要成分。

質子的反粒子是反質子,反質子是2023年埃米利奧·塞格雷和歐文·張伯倫發現的,兩人為此獲得了2023年的諾貝爾物理學獎。

2、反質子

反質子的發現

正電子的發現證實了狄拉克反粒子理論,一些理論物理學家開始認真對待這一理論。2023年泡利與克拉夫證明,即使不能形成穩定的負能粒子海,也會有相應的反粒子存在。於是人們就開始尋找其他粒子的反粒子。

早在2023年,狄拉克便預言了反質子的存在,但證實它的存在卻花了20多年的時間。根據狄拉克的理論,反質子的質量與質子相同,所帶電荷相反,質子與反質子成對出現或湮沒,用兩個普通的質子碰撞便可獲得反質子,但反質子的產生閾能為6.8gev。

2023年,在加利福尼亞大學的勞倫斯輻射實驗室,建成了64億電子伏的質子同步穩相加速器,這為尋找反粒子提供了條件。2023年,張伯倫和塞格雷用上述加速器證實了前一年人們所觀測的反質子的存在。由於反質子出現的機會極少,大約每1000億高能質子的碰撞,才能產生數量很少的反質子,因而證實反質子的存在極為困難。

2023年他們這個實驗小組測到60個反質子。由於偶然符合本底不大,記數系統雖不算好,但較為可信。

不久他們又發現反中子。儘管高能粒子打靶時也能產生反中子,但是由於反中子不帶電,更難從其他粒子中鑑別出來。他們是利用反質子與原子核碰撞,反質子把自己的負電荷交給質子,或由質子處取得正電荷,這樣,質子變成了中子,而反質子則變成了反中子。

魯比亞,c.在正反質子對撞機上進行幾百吉電子伏的對撞實驗,發現了現代弱電統一理論所預言的傳力子,因而獲得2023年度諾貝爾獎金物理學獎。

2023年10月30日,美國科學家最近利用高空氣球,測出了星際空間的反物質流。這是在地球上的實驗室以外第一次發現反物質。

美國新墨西哥州立大學的科學研究人員最近把60層樓高的充氦大氣球放到35公里的高空。氣球上裝載了5000

磅重的高靈敏度科學探測器材,其中包括一個300磅重的低溫超導磁體。氣球在高空中飛行了8個小時,它的探測器的磁場測獲了28個反質子。

科學家們認為,這一發現對宇宙起源的研究將發生重要影響

2樓:匿名使用者

質子:一種常見的亞原子粒子,不是基本粒子而是合成粒子,屬於費米子,是最早發現的一種重子,是原子核內部的核子之一。

反質子:不能形成穩定的負能粒子海,也會有相應的反粒子存在

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