2.理论基础是量子场论,是解释微观现象的基本理论。
1.实验研究
主要是通过高能粒子的相互碰撞,用实验手段发现新粒子。到目前已经发现了300多种。
采用的试验设备有加速器、对撞机、探测器、计算机和数据处理系统。
研究场和粒子的性质、运动、相互作用和相互转化规律的学科,也是研究粒子内部结构规律的学科,是当代物理学发展的前沿。
一方面表现为向凝聚态物理、天体物理和核技术应用发展,另一方面为核物理自身的发展,对核的研究,已从低激发态到研究高激发态和高自旋态,核物理学的发展和应用仍旧有着广阔的前景。
第二节 粒子物理学的发展
4.核能的应用
1)原子能发电站
1945年6月27日,前苏联在莫斯科附近首先建成,现已有40多个国家拥有400多座核电站。核电站虽然一次性投资较大,但以后核电的成本低,比火电成本低30%左右,核电站还具有运行安全,环境污染小等优点,所以已经在美、法、日、德、俄等国广泛采用。
2)用于农业
螺旋虫曾在美国南部和墨西哥肆虐,能在家畜中产卵,害死家畜。繁殖极快。美国以毒攻毒,将螺旋虫用核辐射处理,使之无生育能力,但能交配,18个月内,每星期播放5千万只这样的虫子,整个地区螺旋虫被消灭了。
4.毁灭性的发明--原子弹
二战时,希特勒在加紧制造原子弹。爱因斯坦和波尔致信罗斯福,建议抓紧研制原子弹,1941年12月6日,罗斯福批准了研制原子弹的“曼哈顿工程”。
原子弹利用的是没有催化剂且不加以控制的原子核裂变链式反应。美国动用了大量人力、物力,集结了世界大量的科学人才。
1945年7月16日,在阿拉莫多哥沙漠,爆炸了第一颗原子弹。爆炸产生了上千万度的高温,几百万个大气压,放置原子弹的钢塔顿时化成了气体。
杜鲁门政府决定用原子弹征服死不投降的日本。
1945年8月6日第一枚原子弹投在广岛,8月9日又在长崎投了第二枚,广岛死78,150人,长崎死23,700人。
杜鲁门政府的行为,受到了世界人民的强烈谴责。
前苏联于1949年2月22日,爆炸了第一颗核弹。
英国于1952年10月3日、法国于1960年2月13日、中国于1964年10月16日,分别爆炸了第一颗原子弹。继原子弹后,又制造了威慑能力更大的氢弹。我国政府提出了不首先使用核武器倡议,并在1996年宣布停止核试验。全世界现已拥有核弹头5万多个,相当于广岛原子弹的100万倍。
3.第一座链式原子核反应堆:能进行受控核裂变反应的装置叫原子核反应堆。1942年12月2日,在美国芝加哥大学运动场西看台处,费米等试验运转成功。为了保密,他们用暗语向美国国家保卫研究委员会主席通话说:“意大利航海家登上了新大陆。”从此原子能时代开始了。
2.费米 (1901年-1954年) :意大利人。21岁获比萨大学博士学位。1938年获诺贝尔奖,由于得罪了意大利法西斯,夫人又是犹太人,全家跑到美国。参加了曼哈顿计划。
1.核能:即当原子核的结合能变化时所释放的能量。其一为重核裂变,即一个中核分裂为两个中等质量的核;其二为轻核聚变,即由氢原子核聚合成较重的原子核。而化学能只是核外电子发生变化,化学能比核能小很多。
3.意义
1)建立了原子核的正确模型。
2)引起了一些新的研究课题。
3)由于中子不带电,因此就使人们在核物理的研究中,拥有了一颗威力无比的炮弹,人们利用它打开了核能仓库,昂首迈入原子能时代!
查德维克的成功,是他能够将理论预言与实验现象密切结合,抓住机遇的结果。
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