粒子有哪些(种类及举例及其性质)

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-30
构成物质微粒有哪些?有什么关系?举例说明不同粒子构成不同种类物质

一、 原子

1、构成物质:金属、稀有气体和一些常用的非金属固体例C、S、P、Si等

2、概念:化学变化中最小微粒

3、结构:中心带正电原子核(质子带正电、中子不带电),核外电子(带负电);

(注:A氢原子中无中子)

4、等量关系:相对原子质量约等于质子数加中子数;

对于原子而言:质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数

5、原子的性质:质量、体积都很少;不断运动;之间有间隔

二、分子

1、构成物质:构成除了稀有气体外的其它气体、有机物和水

2、概念:保持物质化学性质的一种微粒(应用于化学变化中分子微粒改变)

3、结构;分子由原子构成:例:一个水分子由二个氢原子和一个氧原子构成

4、分子的性质:质量、体积都很少;不断运动;之间有间隔(应用于解释日常生活中某些现象)

5、分子的写法:由分子构成的物质直接用化学式表示,例H2O;

表示多个分子时,直接在化学式前数字,例2H2O 即表示两个水分子

三、离子

1、构成物质:构成酸碱盐及由金属元素和非金属元素组成化合物

2、定义:原子或原子团得失电子后变成的微粒即为离子

3、性质:A带电-------失电子带正电,即为阳离子;得电子带负电,即为阴离子。

B溶于水后溶液能导电

C离子中有:质子数=核电荷数=原子序数

四、三者的联系

1、分子由原子构成,在化学变化中分子破裂,原子重新组合,原子保持不变,当原子得失后就会变成离子

2、物质的描述:A 物质由分子构成(水由水分子构成)

B 物质由原子构成(铁由原子构成)

C 物质由离子构成(氯化钠由钠离子与氯离子构成)

不同种元素最本质的区别是质子数不同,元素的种类由质子数决定,元素的化学性质由最外层电子数决定,原子的质量主要集中在原子核上,故选:B.

particle
能够以自由状态存在的最小物质组分。最早发现的粒子是电子和质子,1932年又发现中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子。所以楼上说的分子原子不属于粒子,而原子核、离子,呵呵,就太笼统了,

后来,粒子发现越来越多,累计已超过几百种,且还有不断增多的趋势;此外这些粒子中有些粒子迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些粒子实验显示具有明显的内部结构。看来这些粒子并不属于同一层次,因此基本粒子一词已成为历史,如今统称之为粒子。需要说明的是,粒子并不是像中子、质子等实际存在的具体的物质,而是它们的统称,是一种模型理念。就好比说“动物”,有狮子、老虎等,但并没有“动物”这种生物,所以“动物”一词是一个统称,“粒子”也一样。
粒子之间存在着相互作用,有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用,其中引力相互作用非常弱,可以忽略。通过这些相互作用,产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化现象。按照参与相互作用的性质将粒子分成以下几类:①规范粒子。即传递相互作用的媒介粒子,已发现的有传递电磁作用的光子和传递弱作用的W±、Z0粒子。②轻子。不直接参与强作用可直接参与电磁作用和弱作用的粒子,已发现的有电子、μ子、τ子和相伴的电子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它们的反粒子共12种。③强子。直接参与强作用,也参与电磁作用和弱作用的粒子。其中自旋为整数的强子称为介子,自旋为半整数的强子称为重子。强子的数目众多,其中大部分是通过强作用衰变的粒子,其寿命极短,是不稳定的粒子,也称为共振态。
各种粒子分别有各自的内禀性质,有粒子的质量m(静质量,以能量表示)、寿命τ(平均寿命,指静止系的平均寿命)、电荷Q(以质子的电荷为单位)、自旋J(以为单位)、宇称P、同位旋I、同位旋第3分量I3、重子数B、轻子数Le、、Lr、奇异数S、粲数C 、底数d等等。下面给出部分稳定粒子及其性质一览表
在现有实验的精度下,轻子的行为类似点粒子,没有显示出具有内部结构,而强子显示是复合粒子,具有一定的结构。按照现代粒子物理的观点,介子由一对正反夸克构成,重子由3个夸克构成,轻子和夸克属于同一层次。
[编辑本段]【基本粒子】
elementary particles
基本粒子简介
构成一切物质实体的基本成分;也指量子理论中有基本力的粒子。
严格地说,基本粒子是不能再分解为任何组成部分的粒子。在这一定义下,只有夸克和轻子两族基本粒子。但是,虽然质子和中子由夸克组成,这两类重子都不可能分解为它们的夸克成分,因为独立的夸克是不能存在的。所以,尽管质子和中子以及其他重子由夸克组成,它们常被看成是基本粒子。
[编辑本段]电子的发现
直到19世纪末,原子一直被认为是物质的基本建筑砌块。后来,英国粒子物理学先驱、剑桥卡文迪什实验室的约瑟夫·约翰·汤姆逊(Joseph John Thomson,1856—1944),发现原子产生的一种辐射能够用原子自身分裂出来的带电微粒流来解释,现在知道这种带电微粒就是电子。
[编辑本段]原子核的研究

既然电子带负电荷,而原子呈电中性,很明显,原子内部必然有另外的带正电荷的粒子,以抵消电子的负电荷。20世纪初叶,工作于曼彻斯特的新西兰裔物理学家欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford,1871—1937) (后来继汤姆孙任卡文迪什实验室主任)证明,这一正电荷与原子的大部分质量一起,都集中在很小的中心核内。
起初人们认为,原子核是电子与荷正电的质子的混合物。到了1932年,也在卡文迪什实验室工作的詹姆斯·查特威克(James Chadwick,1891—1937)才发现了不带电的质量几乎与质子一样的中子。于是原子核被解释成由强核相互作用,或强力,维持在一起的质子和中子的集合。
那时,这三种粒子——电子、质子和中子——似乎是构成一切物质的仅有基本粒子,但宇宙线研究和粒子加速器中高能粒子束互相轰击的实验却表明,还存在其他类型‘亚原子’粒子;不过这些‘新’粒子是不稳定的,它们将迅速‘衰变’成其他粒子簇射,以我们熟悉的电子、质子和中子告终。
重要的是应该懂得,这些新粒子根本不是存在于粒子加速器中互相轰击的粒子(如质子)的‘内部’;它们是从注入加速器的能量中,按照爱因斯坦的公式 (或者,在所讨论的情况下,更恰当的是)创造出来的。
然而,在它们的短暂寿命期间,它们是具备质量和电荷等特征的真正粒子。这样的粒子,应该曾经在大爆炸的高能条件下大量出现。
[编辑本段]介子的研究
物理学家不知道如何将这些粒子纳入一个圆满的物理理论,他们试图解释这些粒子之间基本力的作用方式。他们这样做时,仿效光子携有带电粒子之间的电磁力,想借助另一类携带着力的粒子——介子。但介子又是用什么东西制造的呢?
[编辑本段]夸克理论
有一段时期,局面极其混乱。但1960和1970年代发展的夸克理论使局面趋于明朗。夸克理论认为,所有已知粒子可以分成两族。一族由夸克组成,能够‘感知’只在夸克之间起作用的强力,叫做强子。另一族叫做轻子,它们不能感知强力,但参与以所谓的弱力做媒介的相互作用(或称弱相互作用),比如,放射衰变(包括β衰变)过程就是弱相互作用引起的。强子既能参与强相互作用,也能感知弱力。
轻子是名副其实的基本粒子,它们不由任何别的东西构成。典范的轻子就是电子,电子与另一种叫做中微子(严格说应是电子中微子)的轻子相伴生。当电子参与放射衰变这类过程时,总有中微子卷人。
由于一些无人知晓的原因,这一基本图像已经复制了两次,产生了三‘代’轻子。除电子本身外,还有比较重的叫做μ介子,它们除了比电子重207倍外,完全像是电子;还有一种甚至更重的粒子叫做τ粒子,它的质量接近质子的两倍。这两种重电子各有其自己的中微子,所以轻子族有六种(三对)粒子。虽然μ介子和τ粒子都能在粒子加速器中用能量制造或从宇宙线产生,但它们很快衰变,转化成电子或中微子。
强子族本身又再分为两类。由三个夸克构成的粒子叫做重子,就是我们常说的‘物质’粒子,包括质子和中子(重子和轻子都是费米子族的成员,费米子实际上是普通物质粒子的别称)。由成对的夸克构成的粒子叫做介子,它们是携带基本力的粒子,尽管还有其他的介子(这些力的载体和其他介子又称为玻色子)。
只需要两种夸克(它们的名字很怪,叫做‘上’夸克和‘下’夸克)就能解释质子和中子的结构。一个质子由通过强力维持在一起的两个上夸克和一个下夸克构成,而一个中子由通过强力维持在一起的两个下夸克和一个上夸克构成。
力本身可视为胶子的交换,而胶子本身又由夸克对组成,因而是介子。
正如轻子族复制了三代,夸克族也如此。虽然只需要两种夸克来解释质子和中子的本质,但复制的两代夸克却一代比一代重,其中一代叫做‘奇’夸克和‘粲’夸克,最重的一代叫做‘底’夸克和‘顶’夸克。和重轻子一样,这些粒子能够在高能实验中产生(因而大爆炸时必定大量存在过),但迅速衰变成它们的较轻对应物。虽然不可能分离出单个夸克,但粒子加速器实验已经提供了夸克族所有这六个成员存在的直接证据;最后一种(顶)夸克是芝加哥费密实验室的科学家于2007年找到的。
对夸克的质量和其他性质的研究表明,不可能有更多代的夸克,只能有三族夸克和三族轻子。幸而标准大爆炸模型也认为不可能存在多于三代的粒子;不然的话,极早期宇宙中额外中微子造成的压力应该驱动宇宙过快地膨胀,从而使留存下来的氦含量与极年老恒星的观测结果不符(见αβγ理论、核合成)。这是最美妙的证据之一,表明粒子物理学和宇宙学两者的标准模型对宇宙行为的描述,都同基本真理相去不远。
但是,除了大爆炸的最早片刻之外,第二和第三代粒子在宇宙的演化或其内容物的行为中基本不起作用。我们在宇宙中看到的每样东西都能用两种夸克(上和下)和两种轻子(电子和电子中微子)加以说明;确实,由于单个的夸克不能独立存在,我们看到的每样东西的行为,仍然能够用1932年就已经知道的电子、中子和质子再加上电子中微子,以及四种基本力,相当准确地予以近似说明。
[编辑本段]结语

但宇宙中的东西大概比我们看到的要多;观测和理论两方面都有理由认为,宇宙中的暗物质比亮物质要多得多。暗物质的很大部分可能是既非强子、亦非轻子的粒子。不过这是另外的话题了。

1楼的回答有些……呃,有点哽咽哈。

分子流?一般不这么说哈,分子不算粒子。粒子物理一般研究的是接近原子-原子核这一范围尺度的东西。

至于离子,当然,氦原子核也算是离子,但是说离子流的也比较罕见。

从电子开始,放射性β衰变发射β粒子,也就是高能电子流;另外,如果是加速器里出来的高能电子流一般也称作δ粒子。β粒子的贯穿本领不是很强,也不是很弱,一般需要几厘米厚的铝板就能屏蔽(为什么不用原子序数大的铅板?主要是为了避免韧致辐射产生γ射线,使得屏蔽提升等级。)除此之外,还有正电子流,主要是β+衰变而来。

氦原子核就是α粒子,电离本领很强,但是穿透力很差,一般用一张纸就可以挡住。

质子流p,和α粒子性质差不多,是氢原子核。

中子流n,贯穿本领很强,一般要用十几厘米或几十厘米厚的铅板来屏蔽,主要靠碰撞与物质产生作用,生成次级带电粒子,之后如同p和α一样又与物质发生电离作用……

x、γ射线,一般不称其为粒子,不过由于微观世界的波粒二象性,光量子有时候也可以作为粒子来看待。屏蔽方式和中子流相似。

中微子ν,高能粒子流,一般来自宇宙射线或核反应,不能屏蔽!不过由于其与物质作用几率可以忽略不计,所以对中微子我们一般不采取任何防护或屏蔽措施。凭它能绕地球十好几圈而撞不到一个物质微粒的“衰神”样儿,……我们对它不提也罢!

另外1楼说的夸克,事实上夸克是不能独自离开强子而存在的,它受到色力的束缚!所以根本就没有夸克流一说!

除了这些常见粒子外,比如碳核,氧核,也是有一定几率出现于核反应的。

还有就是2楼所说的介子、超子等传递力的作用的粒子流,这些细说就比较复杂了。。想了解的话可以去买专业的书籍来看,这些东西也不常见。

分子\离子\原子\电子\质子\中子\原子核\光子\中微子\夸克

夸克以下···还没研究出来~

标准模型62种基本粒子目前已经发现存在61种,尚差1种重(引)粒子未发现

粒子物理学中,基本粒子(英语:elementary particle)是组成物质最基本的单位。目前在标准模型理论的架构下,已知的基本粒子可以分为费米子(包含夸克和轻子)以及玻色子(包含规范玻色子和希格斯粒子,也称传播子)。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子(如中子、质子、和介子)。

我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认为是基本粒子,原子这个词来自古希腊语中“不可切分的”。之后,原子核被发现是由质子和中子所构成。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。随著实验和量子场论的进展,发现质子、中子、介子是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子,还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些都是现代的物理学所理解的基本粒子。

基本粒子(次原子粒子),分类如下:

费米子

基本费米子分为 2 类:夸克和轻子。

夸克

目前的实验显示共存在6种夸克,和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是

第一代:u(上夸克) d(下夸克)

第二代:s(奇异夸克) c(粲夸克)

第三代:b(底夸克) t(顶夸克)

它们的质量关系(见上图)。另外值得指出的是,他们之所以未能被早期的科学家发现,原因是夸克决不会单独存在(顶夸克例外,但是顶夸克太重了而衰变又太快,早期的实验无法制造)。他们总是成对地构成介子(见下图),或者3个一起构成质子和中子这一类的重子(见下图)。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。

轻子

共存在6种轻子和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的重电子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代:

第一代:(电子) (电中微子)

第二代:(μ子)(μ中微子)

第三代:(涛子) (τ中微子)

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玻色子

玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数的粒子。

规范玻色子

这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”,是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。

自然界一共存在四种相互作用,因此也可以把规范玻色子分成四类。

引力相互作用:引力子(尚惟理论性)

电磁相互作用:光子

弱相互作用(使粒子衰变的相互作用):W及Z玻色子,共有3种:W+,W-,Z0

强相互作用(夸克之间的相互作用):胶子

粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用,称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量(普朗克尺度)时很可能这四种相互作用全都是统一的,这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低,所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。

                                                      普朗克尺度-10^-33公分

                                                            

胶子

胶子是强相互作用的媒介子,带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过,像单个的夸克一样,它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注:一个夸克,一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。

希格斯玻色子

希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子,没有自旋,不带电荷,非常不稳定,在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中,希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。

 

 

图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)

(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)

注:位元即比特



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