6 核聚变 7 粒子物理学简介(选学)一、核聚变1.定义两个轻核结合成质量较大的核,并释放出能量的反应.2.举例H+H→He+n+17.6 MeV3.条件要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到 10 - 15 m 以内,核力才能起作用.由于原子核都带正电,要使它们接近到这种程度,必须克服巨大的库仑斥力,这就要求原子核具有足够的动能,有一种方法就是把它们加热到很高的温度,温度高达几百万开尔文,因此聚变又叫热核反应.4.应用目前,热核反应主要用在核武器上,那就是氢弹,需要用原子弹爆炸产生的高温高压引发核爆炸.5.太阳能太阳的主要成分是氢,太阳中心温度可达 1.5×107 K,在此高温下,氢核聚变成氦核的反应不停地进行着,太阳能就来自于太阳内部聚变释放的核能.氢弹的威力相比原子弹的威力谁大?为什么?提示:氢弹的威力大.氢弹内部发生的是核聚变,比核裂变放出的能量更多.二、受控热核反应1.聚变的优点第一:轻核聚变产能效率高.第二:地球上聚变燃料的储量丰富.第三:轻核聚变更为安全、清洁,控制温度可控制反应,而且生成的废物数量少、易处理.2.聚变的难点地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温.3.控制方法(1)磁约束:利用磁场约束参加反应的物质,目前最好的一种磁约束装置是环流器.(2)惯性约束:聚变物质因自身的惯性,在极短时间内来不及扩散就完成了核反应,在惯性约束下,用激光从各个方向照射反应物,使它们“挤”在一起发生反应.三、基本粒子的分类1.“基本粒子”不基本“基本粒子”:直到 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子、中子是“基本粒子”,随着科学的发展,一方面逐渐发现了数以百计的新粒子,它们都不是由中子、质子、电子组成的;另一方面科学家又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构.因此,20 世纪后半期,就将“基本”去掉,统称粒子.2.粒子的分类按照粒子与各种相互作用的关系,可将粒子分为三大类:媒介子、轻子和强子.3.夸克模型(1)夸克模型的提出:1964 年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型,认为强子是由夸克构成的.(2)分类:上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克;它们带的电荷量分别为元电荷的+或-,每种夸克都有对应的反夸克.(3)意义:元电荷不再是电荷的最小单位,即存在分数电荷.(4)夸克的“禁闭”夸克不能以自由的状态单个出现,这种性质称为夸克的“禁闭”.四、粒子加速器1.直线加速器(1)粒子运动轨迹是一条直线.(2)满足的条...