第一章 粒子介紹

1.1 原子、原子核、粒子

1. $\Phi_{Atom} \approx 10^{-10}$ m $\Phi_{Atomic nucleus} \approx 10^{-5} \times \Phi_{Atom} $
2. 質子數 $>$ 電子數，稱為離子。從原子中打出一個或多個電子的過程為電離。
3. 上夸克（u） 下夸克 （d）
4. 夸克和電子不可觀測內部結構，當作點
5. 膠子導致夸克的束縛（質子中子中大部分能量以膠子能量形式存在，電場中能量很小）
   

   1.2 光子

6. 一份電磁輻射出的能量
7. 光子能量 無線電$<$紅光光子$<$藍光光子$<$X射線$<\gamma$射線
   

   1.3 反粒子

• 電子$\leftrightharpoons$正電子 劇烈反應，湮滅能量
• 特性
  1. 每個粒子都存在相應反粒子
  2. $m_{Original}=m_{anti}$
  3. 其他性質由原粒子相關性質精確確定
• 注意
  1. 粒子的反粒子可以為本身（必為純中性粒子）:例如 光子和反光子
  2. 粒子上方加橫線代表反粒子：$\overline{Positron}=Electron$ $\overline{Electron}=Positron$
  3. 束縛態也有與之相關聯的狀態
     

     1.4 質量與能量

• 質量與引力無關
• $E = c \sqrt{P^2+m_0^2 c^2}$ 能量，其中P=0時，$E=m_0c^2$
• $P=\frac{m_0v}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$,$E=\frac{m_0c^2}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$,$v=\frac{Pc^2}{E}$，其中c=1時 $v=\frac{P}{E}$
  

  1.5 事例

1. 一個事例是粒子間發生的一次反應
2. 用某種方法記錄下的徑跡是事例的記錄
3. $n^0\Rightarrow p+e^{-}+\bar{\nu}_{e}$ 反中微子 $\sim$10min 614s
4. 結合能使中子在原子核內不至於衰變
5. 當能量平衡有餘量，中子$\beta$衰變
6. 強作用力，短程，比電磁力大.
   

   1.6 電子伏與其他單位

• 1eV$\Rightarrow $ 電子經過電勢差為1V電場所獲得的能量
• 1eV=1.602$\times 10^{-19}$J
• $h=4.13569 \times 10^{-21} $MeV$\cdot s$
• $E=hv E=mc^2$
• $\hbar=\frac{h}{2\pi}$ 可選單位使c，$\hbar$為1，自然單位