基本粒子：修訂版本之間的差異
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[[File:LHC quadrupole magnets.jpg|thumb|left|300px|LHC的超導電四極電磁鐵]] | [[File:LHC quadrupole magnets.jpg|thumb|left|300px|LHC的超導電四極電磁鐵]] | ||
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大型強子對撞機(LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器，作為國際高能物理學研究之用。LHC已經建造完成，2008年9月10日開始試運轉，並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行，成為世界上最大的粒子加速器設施。 | 大型強子對撞機(LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器，作為國際高能物理學研究之用。LHC已經建造完成，2008年9月10日開始試運轉，並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行，成為世界上最大的粒子加速器設施。 | ||
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大型強子對撞機是在一個圓周為27公里的圓形隧道內，該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。隧道本身直徑三公尺，位於同一平面上，並貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。 | 大型強子對撞機是在一個圓周為27公里的圓形隧道內，該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。隧道本身直徑三公尺，位於同一平面上，並貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。 | ||
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加速器通道中，主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行，加速管由超導磁鐵所包覆，以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向，環繞著整個環型加速器運行。除此之外，在四個實驗碰撞點附近，另有安裝其他的二極偏向磁鐵及四極聚焦磁鐵。 | 加速器通道中，主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行，加速管由超導磁鐵所包覆，以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向，環繞著整個環型加速器運行。除此之外，在四個實驗碰撞點附近，另有安裝其他的二極偏向磁鐵及四極聚焦磁鐵。 | ||
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==基本粒子== | ==基本粒子== | ||
[[基本粒子/進階|進階的講義]] | [[基本粒子/進階|進階的講義]] | ||
| − | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/原子的顯微照片.jpg 銅板上的一氧化碳，只能看見氧原子(放大一億倍)] | + | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/原子的顯微照片.jpg 銅板上的一氧化碳，只能看見氧原子(放大一億倍)] |
===守恆律=== | ===守恆律=== | ||
#在基本粒子的世界中，基本粒子可以無中生有，也可以相互淹滅，但過程必須遵守各種守恆律。 | #在基本粒子的世界中，基本粒子可以無中生有，也可以相互淹滅，但過程必須遵守各種守恆律。 | ||
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===物質基本粒子=== | ===物質基本粒子=== | ||
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| + | <tr><th>I世代</th> <th>II世代</th> <th>III世代</th> <th>電荷(Q)</th></tr> | ||
| + | <tr><th>上(u)</th> <th>魅(粲)(c)</th> <th>頂(t)</th> <th>2/3</th> </tr> | ||
| + | <tr><th>下(d)</th> <th>奇(異)(s)</th> <th>底(b)</th> <th>-1/3</th> </tr> | ||
| + | <tr><th>微中子(ν<sub>e</sub>)</th> <th>渺微中子(ν<sub>μ</sub>)</th> <th>濤微中子(ν<sub>τ</sub>)</th> <th>0</th> </tr> | ||
| + | <tr><th>電子(e)</th> <th>渺子(μ)</th> <th>濤子(τ)</th> <th>-1</th> </tr> | ||
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*上表諸粒子均有靜質量，參與重力作用。 | *上表諸粒子均有靜質量，參與重力作用。 | ||
| − | + | *只有 I世代 的基本粒子是穩定的。 | |
| − | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/質子中子.png 質子與中子的組成] | + | *[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/質子中子.png 質子與中子的組成] |
| + | *#質子[[File:Quark structure proton.svg|420px]] | ||
| + | *#中子[[File:Quark structure neutron.svg|420px]] | ||
===載力基本粒子=== | ===載力基本粒子=== | ||
| − | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/吸力.jpg 吸力圖示] | + | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/吸力.jpg 吸力圖示] |
| − | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/斥力.jpg 斥力圖示] | + | [http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/斥力.jpg 斥力圖示] |
<table class=nicetable> | <table class=nicetable> | ||
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====質量與重力的區別==== | ====質量與重力的區別==== | ||
| − | #質量：[http://jendo.org/files/6year/教學資源/希格斯機制.png 希格斯機制]，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。 | + | #質量：[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/希格斯機制.png 希格斯機制]，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。 |
#重力：兩個有質量的粒子，可以對拋重力子，形成重力。 | #重力：兩個有質量的粒子，可以對拋重力子，形成重力。 | ||
2016年3月10日 (四) 20:21的最新修訂版本
本單元所述，依據「標準模型」。
目錄
大強子對撞機
基本粒子
守恆律
- 在基本粒子的世界中，基本粒子可以無中生有，也可以相互淹滅，但過程必須遵守各種守恆律。
- 質能守恆：能量可以從虛無中化生成一對正反粒子，正反粒子也可以相互淹滅轉為能量。但其過程須遵守質能守恆定律。質能間的轉換比即為 E=mc2 。
- 電荷(Q)守恆：任何過程電荷總量不變。
物質基本粒子
- 十二種物質基本粒子簡單圖示
- 物質基本粒子簡表：
| I世代 | II世代 | III世代 | 電荷(Q) |
|---|---|---|---|
| 上(u) | 魅(粲)(c) | 頂(t) | 2/3 |
| 下(d) | 奇(異)(s) | 底(b) | -1/3 |
| 微中子(νe) | 渺微中子(νμ) | 濤微中子(ντ) | 0 |
| 電子(e) | 渺子(μ) | 濤子(τ) | -1 |
- 上表諸粒子均有靜質量，參與重力作用。
- 只有 I世代 的基本粒子是穩定的。
- 質子與中子的組成
- 質子
- 中子
- 質子
載力基本粒子
| 粒子 | 自旋 | 電荷 | 質量 | 作用力 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 玻色子 整數自旋 | 規範傳播子 | 光子(γ) | 1 | 0 | 0 | 電磁力 | |
| 弱玻色子 | W± | 1 | ±1 | 15.7萬 | 弱力 | ||
| Z | 1 | 0 | 17.8萬 | 弱力 | |||
| 膠子(g) | 1 | 0 | 0 | 強力 | |||
| 引力子(G) | 2 | 0 | 0 | 重力 | |||
| 希格斯粒子(H) | 0 | 0 | 待測 | 電弱 | |||
基本作用力：力(荷、場、傳播子)
- 電磁力：電荷透過發射或吸收光子產生作用力。
- 弱作用力：夸克透過發射或吸收弱玻色子改變風味(種類)，因為比電磁力弱所以叫弱作用力。
- 強作用力：夸克透過發射或吸收膠子，而束縛在一起。
- 萬有引力：帶質量的粒子透過交換重力子相互產生引力。
- 希格斯機制，帶質量的基本粒子和希格斯粒子間的作用減慢速度。
剩餘的強作用力
質子或中子中的夸克與另一質子或中子中的夸克產生強作用力，克服質子間的排斥力，使原子核不致飛散。
剩餘的電磁作用力
原子中的質子與另一原子中的電子產生的吸力，克服原子間的斥力，使原子可以結合成分子。
質量與重力的區別
- 質量：希格斯機制，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。
- 重力：兩個有質量的粒子，可以對拋重力子，形成重力。
