第7章原子核与粒子物理研究.ppt

U分离技术是制造原子弹的关键技术，一个U原子可以提供2.5中子，可以维持链式反应！ 引力约束聚变 磁约束聚变 超过万度以上的气体是不能用任何材料所构成的容器约束。具有闭合磁力线的磁场是一种可能的选择。设计 “磁笼” 成为难点 。70年代，苏联科学家发明的“托克马克”方案逐渐显示出优点，成为聚变能研究的主流途径。 托克马克装置又称环流器， 磁笼由环形封闭磁场组成。 核武器 原子弹： 用235U或239Pu等重原子核的链式裂变反应原理制成的核武器。利用炸药实现临界状态。 氢弹：用氘、氚等轻原子核的热核聚变反应原理制成核武器。氢弹没有填料的限制 反应堆 核能利用 苏美50年代，英法60年代。中国晚四十年起步，1991年12月浙江秦山核电站发电。 据1995年资料显示，我国核能利用占总能比（1.3%）远低于法国（75%），日本（36%），韩国（30%），台湾（31%），甚至低于印度。2005年，我国核电不到（2%）。据估计，2050年我国能源需求将达到相当50亿吨煤标准，而目前我国年耗15亿吨煤，水资源不到2亿吨煤，缺口极大。 在所有的核聚变反应中，氘和氚的核聚变反应相对比较易于实现。 　 氘在海水中储量极为丰富，一公升海水里提取出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量，有人估计若把海水中的氘都提出来，可用几百亿年。 聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源。人类已经能控制和利用核裂变能，但由于很难将两个带正电的核靠近产生聚变反应，控制和利用核聚变能则需要历经更长的、非常艰苦的研发历程。 国际热核聚变实验堆（ITER——International Thermonuclear Experimental Reactor ）计划 ITER总投资50亿美元（1998年值），欧盟贡献46%，美、日、俄、中、韩、印各贡献约9%，计划35年，是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划 。 1985年，前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在日内瓦 峰会上倡议由美、苏、欧、日共同启动ITER计划 。 1998年，美国出于政治原因宣布退出ITER计划，欧、日、俄 三方则继续坚持合作 2001年完成ITER工程设计。 2002年，欧、日、俄表示欢迎中国与美国参加ITER计划。 2003年1月初中国宣布参加， 1月末美国宣布重新返计划。 2005年韩国加入，同年6月，六方一致同意把ITER建在法国核技术研究中心Cadarache。 2006年印度加入。 ITER计划集成了当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果。国际上对ITER计划的主流看法是：建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备，成功的把握较大，预期本世纪中叶可实现聚变能商业化。 ITER计划的实施结果将决定人类能否从根本上解决能源问题。 发现黑哥 2011年全球科学界发生两件大事 ? 第一件，中微子被发现有超光速的迹象。动摇爱因斯坦相对论的基础，百年来的物理学可能要重写。 第二件，黑格斯（higgs）粒子被发现有存在的迹象。 黑格斯粒子也被叫“上帝粒子”，叫法源于一位诺奖（1988）得主莱德曼写的高能物理科普读物《上帝粒子》。名字有终极的意思，即粒子物理能发现的最后一个粒子。 所谓 higgs 机制是指规范对称性自发破缺时，整体对称性自发破缺产生的零质量标量粒子被矢量场吃掉，使原本是零质量的矢量场在破缺后得到质量，这些是在相对论量子场论框架下做的。 希格斯粒子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，是至今尚未在实验中观察到的最后一种未被发现的粒子。 标准模型是当今粒子物理学的主流理论，它是描述强作用力、弱作用力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论，它没有描述重力。 当1995年美国费米实验室宣布发现了顶夸克时，标准模型所预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证，看上去对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声 最接近诺贝尔奖的中国发现 2012年3月8日，大亚湾中微子实验组宣布，发现了中微子的“第三种振荡”，有望破解“反物质消失之谜”。中微子振荡实际上是不同中微子之间的转换，称为“味振荡”（flavor oscillat