亞原子粒子的發(fā)現(xiàn)

內(nèi)容概要

原子物理中，原子各組成部分的發(fā)現(xiàn)過程一直是人們關注的焦點。本書突出這些粒子在經(jīng)典物理學中所遵循的基本原理，并且新的概念都是建立在以前物理知識基礎之上。在作者“帶領”下，我們不但領略眾多物理學家例如托馬斯（Thomson）、盧瑟福（Rutherford）、密里根（Millikan）、波爾（Bohr）、查德威克（Chadwick）的風采，還可以感受物理圣地英國劍橋大學卡文迪什（Cavendish）實驗室所流露出的濃厚的文化底蘊。本書適合物理專業(yè)的在校本科生，也可以作為相關科技人員的參考書。 　　本書共分五章：第一章粒子世界，主要總結已發(fā)現(xiàn)的眾多粒子種類、大小等；第二章介紹電子的發(fā)現(xiàn)，包括電子的本質、放電和陰極射線等。讀者會發(fā)現(xiàn)其中穿插了精彩回顧部分，這是此書的亮點之一；第三章介紹原子尺度，例如如何測量放電、如何測量原子重量等；第四章介紹核子的發(fā)現(xiàn)，詳細敘述原子數(shù)目、中子等問題；第五章介紹更多的粒子，包括聲子、正電子、反離子等。附錄中還講述了一些經(jīng)典的物理學知識。

作者簡介

斯蒂芬·溫伯格是得克薩斯大學Josey Regental科學教授、由于他的研究成就，他榮獲了許多獎勵，其中包括1979年的諾貝爾物理學獎，1991年的美國國家科學獎章，還有數(shù)學物理學的Heinemann獎金以及普林斯頓大學的Madison獎章，他被選為美國科學院院士，英國皇家學會會員，美國哲學學會會員，美國藝術和科學院院士他寫了250多篇論文，內(nèi)容涉及基本粒子物理學、宇宙學和其他方面的內(nèi)容。他的科學著作有《引力和宇宙學》（Gravitation and cosmology）和三卷本的《量子場論》（The Quantum Theory o Field）他為一般讀者寫的書有《最初三分鐘》（The First Three Minutes，現(xiàn)已被譯為23種文字）、《基本粒子和物理學定律》（Elementary Particles and the Laws of Physics，與費曼合著）、《終極理論之夢》（Dreams of a Final Theory），還有文集《仰望蒼穹：科學和它的文化對手》（Factrig UP：Science and its（Culmral Adversaries），溫伯格教授因為他的科普著作獲得過許多獎勵，他還經(jīng)常為《紐約書評》（The Newv York Review of Books）和其他知名期刊撰寫文章。

書籍目錄

序言再版前言第一章　粒子世界第二章　電子的發(fā)現(xiàn)　背景知識回顧：電的本質　放電和陰極射線　背景知識回顧：牛頓運動定律　陰極射線的偏轉　背景知識回顧：電力　陰極射線的電偏轉　背景知識回顧：磁力　陰極射線的磁偏轉　湯姆遜的研究結果　背景知識回顧：能量　湯姆遜實驗中的能量關系　作為基本粒子的電子第三章　原子的尺度　背景知識回顧：原子量　背景知識回顧：電解　電子電荷的測量第四章　原子核　放射性的發(fā)現(xiàn)和解釋　原子核的發(fā)現(xiàn)　原子序數(shù)和放射性系列　中子第五章　其他基本粒子　光子　中微子　正電子　其他反粒子　“子和丌介子　W粒子和Z粒子　奇異粒子　其他強子　夸克　膠子附錄　A　牛頓第二運動定律　B　陰極射線的電偏轉和磁偏轉　C　電場強度和電力線　D　功和動能　E　陰極射線實驗中的能量守恒　F　氣體性質和玻爾茲曼常數(shù)　G　密立根油滴實驗　H　放射性衰變　I　原子內(nèi)的勢能　J　盧瑟福散射　K　動量守恒和粒子碰撞　L　本書使用的物理量單位　M　本書使用的一些常數(shù)　N　化學元素表　O　進一步閱讀的材料索引

章節(jié)摘錄

　　亞大學勞倫斯（ Lawrence）設計的大型磁偏轉設備濃縮235U。①[長崎爆炸的原子彈采用另一種不同的元素钚（Pu），在華盛頓的漢福德（ Hanford）核反應堆中由鈾制成。]現(xiàn)在有了更簡單的分離方法，所以許多國家能夠非常容易地得至1235U和钚，這使得我們所生活的世界面臨可怕的威脅。　　背景知識回顧：電解　　對我們要討論的內(nèi)容來說，原子的另一個定量測量也十分重要，即測量原子質量對離子電荷的比值。早在19世紀初，即發(fā)現(xiàn)電子和原子核之前很久，它就已經(jīng)被測量出來了。嚴格地說，這個發(fā)現(xiàn)不僅涉及原子，而且涉及離子，即在大多數(shù)導電液體中攜帶電流的帶電分子。這個測量并不是用像湯姆遜那樣的電場和磁場偏轉電流的方法，而是簡單地通過稱為電解（elect，olysi。）的電化學過程所產(chǎn)生的物質來確定的?！　?800年4月，威廉·尼科爾森（William Nicholson，1753～1815）和安東尼·卡萊爾（Anthony Carlisle，1768～1840）多少有點偶然地發(fā)現(xiàn)了電解。他們在研究電池的工作情況時，在導線和電池的接頭處滴了一滴水，想以此改進電接觸。他們注意到浸在水中的導線處產(chǎn)生了氣泡。當他們把連接電池兩極的電線浸入到水中，以便更仔細地研究這個現(xiàn)象時，卻意外地發(fā)現(xiàn)與負極相接的導線處產(chǎn)生了氫氣，而與正極相接的導線處產(chǎn)生氧氣。不久他們又發(fā)現(xiàn)，用這種方法還能夠對其他物質進行化學分解。用這種方法做了最廣泛實驗研究的是漢弗萊·戴維爵士（Sir Humphrey Davy，1778～1829），他是倫福德建立皇家研究院后不久即就任的化學教授。戴維發(fā)現(xiàn)，讓電流通過各類鹽的熱熔液或水溶液，這些鹽都可以分解；并且在這一分解過程中，分別在連接電池負極和正極的兩導體（稱為電極）上出現(xiàn)了一層金屬膜和氣泡。例如，在熔融的食鹽電解過程中，金屬鈉出現(xiàn)在負極上，而正極則會出現(xiàn)氯氣泡。正是通過電解的實驗，戴維發(fā)現(xiàn)了鈉和鉀兩種元素。鈉和鉀盡管存在于很多普通化合物中，但由于它們的化學性質非常活潑，以致它們從沒有以自由元素出現(xiàn)過?！　∪藗?yōu)榱嗽敿毨斫膺@些現(xiàn)象花了很長的一段時間，其部分原因是19世紀早期化學家對原子或分子知道得太少，對電子則完全不知道；另外的原因是電解過程非常復雜。到19世紀30年代初，邁克爾·法拉第終于對電解提出了基本上正確的理論。法拉第原來是一個熟練的書籍裝訂工，他通過閱讀他自己裝訂的書籍而自學成材。在戴維招收實驗室雇員時，法拉第在面試中給戴維留下了深刻的印象，于是，在1812年法拉第被招為化學實驗室的助手。1831年，法拉第繼戴維之后就任了皇家研究院實驗室主任，并開始了電學研究（圖3-5為法拉第的電解儀器）。在本書第二章我們曾經(jīng)看到，法拉第提出的電力線概念很有用處。此外，法拉第還發(fā)現(xiàn)了感應現(xiàn)象（phenomenon of induction），磁場的變化感應生出電場。　　……

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