文档介绍：物 理 学 引 论
马 红 孺
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与超导相关的诺贝尔奖
翁纳斯，Nobel Prize in Physics (1913)
巴丁、库珀和施瑞弗， (1972)
江崎 玲於奈、贾埃弗；约瑟夫森， (1973)
柏诺茨、米勒， 含着从这些规律出发重建宇宙的能力······
面对尺度与复杂性的双重困难，重建论的假定就崩溃了。由基本粒子构成的巨大的和复杂的的集聚体的行为并不能依据少数粒子的性质作简单外推就能理解。正好相反，在复杂性的每一个层次之中会呈现全新的性质，而要理解这些新行为所需要作的研究，就其基础性而言，与其他研究相比毫不逊色。
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思考题：量子力学的建立为凝聚态物理奠定了基础，原则上，如果有足够大和足够快的计算机，通过求解薛定谔方程，似乎我们能够解决所有从原子尺度到宏观尺度的问题，包括生命科学的问题。实际情况当然不是这样，似乎不同的层次有自己的规律。如何理解？
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原子核
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原子核是基本粒子吗？
第一个模型，原子核由质子和电子构成
不确定关系
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James Chadwick 发现中子
1891-1974
42 He + 9 Be
12 C + 10 n
倍.
James Chadwick继续卢瑟福的实验，更高能量，不同的靶。
Awarded the Nobel Prize in 1935
Chadwick 假定出射的是中性粒子，--- 中子.
原子核的构成： 质子 + 中子
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原子数
(质子数)
中子数
质量数 = Z + N
相同Z而不同A的核构成了元素的同位素
元素符号
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辐射
辐射: 以波或粒子的方式发射能量。
辐射从哪里来？
辐射来源于相互作用或衰变. 地球上辐射来源于太阳和放射性同位素 .
辐射随时通过我们的身体!
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稳定核 衰变
大体上，Z=N 的原子核是稳定的
静电力与核力的竞争
中子衰变，Beta不稳定
核力的饱和性，Alpha 衰变
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铀系衰变图
铀系的衰变包含了三种衰变方式：
铀238—钍234
--镤234--铀234
—钍230—镭226
--氡222—钋218
--铅214—铋214
--钋214—铅210
--铋210—钋210
--铅206
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Alpha 粒子 (a)
镭
Ra226
88 质子
138 中子
氡
Rn222
86 质子
136 中子
+
n
n
p
p
a (4He)
2 质子
2 中子
alpha-粒子 (a) 是氦核(电荷 = +2) 与元素氦相同，但没有电子!
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Beta 粒子 (b)
碳
C14
6 质子
8 中子
氮
N14
7 质子
7 中子
+
e-
电子
(beta-粒子)
一个中子变成了质子
+
n
以后…
n p + e- + n
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Gamma 粒子 (g)
核可以处于激发态.
氖
Ne20
10 质子
10 中子 (激发态)
10 质子
10 中子 (基态)
+
gamma
氖
Ne20
gamma 粒子是高能光子
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Gamma Rays
氖
Ne20
+
高能电磁辐射
氖
Ne20
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原子核的结合能
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比结合能 B/A 随质量数 A 的变化
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*
上海交通大学物理系 马红孺
宇宙的 演化
超铁元素是如何形成的？
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2022/7/18
力程非常短( 3fm)，有饱和性──每一核子只能和少数核子相互作用;
核力和核模型
核力是吸引力，以此克服库仑力而形成核．在极小的距离( ) 内是排斥的;
核力是已知的最强的力;
在核子之间：n–p(电荷独立性)、n–n、p–p(电荷对称性)核力都一样 .
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汤川核力的交换模型
1947年发现了质量为140MeV/c2且具有强相互作用的p介子
(~ 电磁作用交换 g )
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原子核的液滴模型分别由盖莫夫于1928 年，玻尔于1935年提出的
应用到核反应
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核的半衰期 t1/2从数十秒到十亿年.
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衰变事件是统计性的
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半衰期 t1/2是这样定义的：当t = t1/2时，N = N0/2
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放射性衰变应用
14C年代测定 (t1/2 = ×103a)
CO2中的14C 是恒定的，生命参与碳循环
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a 衰变
简单的模型
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b 衰变
Z + 1;