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需重点关注的alevel物理考纲新增概念

作者:  2023-06-06 14:51:21  阅读量:

alevel物理考纲新增哪些概念,应该重点关注哪些!物理中属于粒子物理学家的一个究极问题是:世界到底是由什么构成的?近千年来所有的物理学家(当然不要忘了各位古早年代的哲学家)都孜孜不倦为了探究物质底层结构和标准模型进行奋斗,诸位预备物理学家们自然也逃不过CIE的魔爪,在2022年的alevel物理新考纲中,也新增了标准模型中的更多概念。

熟悉又陌生的粒子们|alevel物理考纲新增哪些概念

20世纪,物理学家们为粒子物理学找到了一个模型来解释"所有的一切粒子"的质量、电荷等等,这个模型也被称为标准模型。

在这个标准模型中(虽然这个模型近期受到了一些挑战),我们相信原子、甚至proton (质子)和neutron (中子)都不是宇宙中最微小的颗粒。实际上,我们目之所及的所有物质,只需要四种最基本的粒子——构成proton(质子)和neutron(中子)的up quark (上夸克)和downquark(下夸克)、充斥在原子核外的electron(电子)、以及Beta decay (贝塔衰变)中令人困惑的neutrino (中微子)。

而这些似乎都和神秘的nucleus(原子核)有着说不清的关系。

说起原子核,我们有个常见的比喻:如果原子是一个足球场的大小,那么原子核只有一粒豌豆那么大;如果把原子比喻成地球,那么原子核只有一颗柚子的大小。

就在这小小的原子核中,proton (质子)和neutron (中子)像一堆紧紧依偎在一起的刺猬,蜷缩在里面,想到这,大家有没有感觉有点不合理?因为刺猬们身披有力的尖刺外表,如果彼此依靠,肯定会让邻居和自己遍体鳞伤的呀。

proton(质子)和neutron (中子),proton (质子)携带正电、neutron (中子)不带电,如果民主的收集意见,它们一定会互相排斥。既然聚集不是他们的本意,那么肯定有某种极其强大的作用将它们束缚在一起。这种作用在neutron (中子)和proton(质子)上的强大作用力,就是被我们称之为"Strong interaction (强互相作用力)"的基本作用力之一了。

Proton (质子)和neutron (中子)在强互相作用力的胁迫下,挤成一团、形成了原子核。并且由于proton (质子)和neutron(中子)可以感受到强互相作用力,他们的组合就得名为"Hadron(强子)"。
有趣的是,世界上的诸多粒子们,并不都能感受到强互相作用力,就像没有磁性的木头不会被磁铁吸引一样。比如原子核外的电子们,它们没有被压缩到原子核中,显然是没有收到强互相作用力的影响。

所以这种特质又是由于什么引起的呢?

夸克的世界|alevel物理考纲新增哪些概念

Proton (质子)和neutron (中子)的相同点是,它们都是由三个quark (夸克)构成的,夸克似乎就是解答强相互作用力的灵光一闪。

20世纪60年代以来,强子构成的研究方向上诞生了数位诺贝尔奖获得者,可以算得上是一个世界瞩目的题目。最后,"夸克"战胜了"艾斯"等一众粒子,成为了伫立到今天基本粒子之一。

至今为止,我们了解到的夸克一共有六位,分别是属于上型夸克的up quark (上夸克)、top quark (顶夸克)和charm quark (粲夸克)和属于下型夸克的down quark (下夸克)、bottomquark (底夸克)和strange quark (奇夸克)。

我们熟悉的、也是早就出现在考纲中的包括上夸克、下夸克和奇夸克,现在剩余的三味夸克也被添加到了背诵列表中,新加入的夸克们显然也为电量的组合问题提供了新的思路。

Meson (介子)的出现|alevel物理考纲新增哪些概念

夸克在现在的地球科技中,显然不可再分,它们小到用"尘埃"形容都很过分。而夸克组成的微不可见的proton (质子),如果和电子相比,居然也是个庞然大物,proton (质子)的质量足足有电子的2000倍左右!

朴素的人们往往有朴素的分类方法,既然proton (质子)和neutron (中子)那么沉,不妨被称作"Baryon(重子)",而电子和中微子轻得过分,便被称为"Lepton (轻子)"。

而"介子"这个词,就被用来称呼那些介于"重子"和"轻子"之间的粒子。
好消息是,介子并不是特别神秘,它们也是由夸克构成的。只不过构成重子需要三个夸克,而构成介子只需要一个夸克和一个antiquark (反夸克)。

坏消息是,这意味着介子也会收到强互相作用力的影响,也就是说,"强子"家族中,多了一些新成员。

到此为止,粒子大家族中,有了一些新成员:和重子有点亲戚关系的介子,和新人物反夸克。
反夸克也是antiparticle (反粒子)的一员,属于鼎鼎大名的antimatter (反物质)中的中流砥柱。宇宙诞生之初,世界上似乎就存在了数不清的物质和反物质、粒子和反粒子,不过这两种状态的东西好像关系不太融洽,一旦见面,就要爆炸,炸得啥都不剩。

从目前的情况来看,宇宙看来更偏爱物质,反物质在宇宙形成的过程中被炸得不剩多少,而我们眼前的物质在这场战役中幸存了下来,组成了世界的一切细节。至于为什么物质赢了这场仗,至今都没有恰如其分的解释行得通。

无论如何,反物质并非全部消失,某些核反应中,仍旧能看到它们。而这些反粒子,除了和粒子带电量相反之外,和普通粒子们没有丝毫差别(但要注意不能让它们接触到物质,否则一场爆炸会证明它是反粒子还是粒子)。

基础粒子|alevel物理考纲新增哪些概念

对基础粒子、也就是不可再分的构成宇宙的粒子,我们的好奇心从远古持续到现代,目前这个版本,有一个认可度很高的答案,也是AS物理的正确答案:轻子(电子和中微子)、夸克、以及它们的反粒子。
总而言之,新增的原子物理单词如下:

介子:由一个夸克和一个反夸克构成的粒子
顶夸克、粲夸克:带电量为+2/3e的夸克
底夸克:带电量为-1/3e的夸克
对粒子物理学、量子力学以及万有理论的探究,是物理学的永恒话题,目前为止,人类对物理学、也就是物质本质的探究还远远没到。至于未来会有怎样的版本更新和学术突破,就交给未来,而我们能做的是把握现在,用知识兑换未来。

以上就是需重点关注的alevel物理考纲新增概念,希望对大家有帮助。新航道锦秋A-Level紧抓中国学生理科优势,进行课程组合优化。开设数学、物理、生物、化学、经济学、会计、商务、英语文学、中文等课程,帮助学生以优势成绩申请更好的大学。

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