2022年A-level物理考綱新增哪些概念，應(yīng)該重點關(guān)注哪些！

物理中屬于粒子物理學(xué)家的一個究極問題是：世界到底是由什么構(gòu)成的？

近千年來所有的物理學(xué)家（當(dāng)然不要忘了各位古早年代的哲學(xué)家）都孜孜不倦為了探究物質(zhì)底層結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)模型進行奮斗，諸位預(yù)備物理學(xué)家們自然也逃不過CIE的魔爪，在2022年A-level物理新考綱中，也新增了標(biāo)準(zhǔn)模型中的更多概念。
 

熟悉又陌生的粒子們

20世紀，物理學(xué)家們?yōu)榱Ｗ游锢韺W(xué)找到了一個模型來解釋“所有的一切粒子”的質(zhì)量、電荷等等，這個模型也被稱為標(biāo)準(zhǔn)模型。

在這個標(biāo)準(zhǔn)模型中（雖然這個模型近期受到了一些挑戰(zhàn)），我們相信原子、甚至proton (質(zhì)子)和neutron (中子)都不是宇宙中最微小的顆粒。實際上，我們目之所及的所有物質(zhì)，只需要四種最基本的粒子——構(gòu)成proton（質(zhì)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(電子)、以及Beta decay (貝塔衰變)中令人困惑的neutrino (中微子)。

而這些似乎都和神秘的nucleus（原子核）有著說不清的關(guān)系。

說起原子核，我們有個常見的比喻：如果原子是一個足球場的大小，那么原子核只有一粒豌豆那么大；如果把原子比喻成地球，那么原子核只有一顆柚子的大小。

就在這小小的原子核中，proton (質(zhì)子)和neutron (中子)像一堆緊緊依偎在一起的刺猬，蜷縮在里面，想到這，大家有沒有感覺有點不合理？因為刺猬們身披有力的尖刺外表，如果彼此依靠，肯定會讓鄰居和自己遍體鱗傷的呀。

proton(質(zhì)子)和neutron (中子)，proton (質(zhì)子)攜帶正電、neutron (中子)不帶電，如果民主的收集意見，它們一定會互相排斥。既然聚集不是他們的本意，那么肯定有某種極其強大的作用將它們束縛在一起。這種作用在neutron (中子)和proton(質(zhì)子)上的強大作用力，就是被我們稱之為“Strong interaction (強互相作用力)”的基本作用力之一了。

Proton (質(zhì)子)和neutron (中子)在強互相作用力的脅迫下，擠成一團、形成了原子核。并且由于proton (質(zhì)子)和neutron(中子)可以感受到強互相作用力，他們的組合就得名為“Hadron(強子)”。
 
有趣的是，世界上的諸多粒子們，并不都能感受到強互相作用力，就像沒有磁性的木頭不會被磁鐵吸引一樣。比如原子核外的電子們，它們沒有被壓縮到原子核中，顯然是沒有收到強互相作用力的影響。

所以這種特質(zhì)又是由于什么引起的呢？
 

夸克的世界

Proton (質(zhì)子)和neutron (中子)的相同點是，它們都是由三個quark (夸克)構(gòu)成的，夸克似乎就是解答強相互作用力的靈光一閃。

20世紀60年代以來，強子構(gòu)成的研究方向上誕生了數(shù)位諾貝爾獎獲得者，可以算得上是一個世界矚目的題目。最后，“夸克”戰(zhàn)勝了“艾斯”等一眾粒子，成為了佇立到今天基本粒子之一。

至今為止，我們了解到的夸克一共有六位，分別是屬于上型夸克的up quark (上夸克)、top quark (頂夸克)和charm quark (粲夸克)和屬于下型夸克的down quark (下夸克)、bottomquark (底夸克)和strange quark (奇夸克)。

我們熟悉的、也是早就出現(xiàn)在考綱中的包括上夸克、下夸克和奇夸克，現(xiàn)在剩余的三味夸克也被添加到了背誦列表中，新加入的夸克們顯然也為電量的組合問題提供了新的思路。
 

Meson (介子)的出現(xiàn)

夸克在現(xiàn)在的地球科技中，顯然不可再分，它們小到用“塵埃”形容都很過分。而夸克組成的微不可見的proton (質(zhì)子)，如果和電子相比，居然也是個龐然大物，proton (質(zhì)子)的質(zhì)量足足有電子的2000倍左右！

樸素的人們往往有樸素的分類方法，既然proton (質(zhì)子)和neutron (中子)那么沉，不妨被稱作“Baryon（重子）”，而電子和中微子輕得過分，便被稱為“Lepton (輕子)”。

而“介子”這個詞，就被用來稱呼那些介于“重子”和“輕子”之間的粒子。
 
好消息是，介子并不是特別神秘，它們也是由夸克構(gòu)成的。只不過構(gòu)成重子需要三個夸克，而構(gòu)成介子只需要一個夸克和一個antiquark (反夸克)。

壞消息是，這意味著介子也會收到強互相作用力的影響，也就是說，“強子”家族中，多了一些新成員。

到此為止，粒子大家族中，有了一些新成員：和重子有點親戚關(guān)系的介子，和新人物反夸克。
 
反夸克也是antiparticle (反粒子)的一員，屬于鼎鼎大名的antimatter (反物質(zhì))中的中流砥柱。宇宙誕生之初，世界上似乎就存在了數(shù)不清的物質(zhì)和反物質(zhì)、粒子和反粒子，不過這兩種狀態(tài)的東西好像關(guān)系不太融洽，一旦見面，就要爆炸，炸得啥都不剩。

從目前的情況來看，宇宙看來更偏愛物質(zhì)，反物質(zhì)在宇宙形成的過程中被炸得不剩多少，而我們眼前的物質(zhì)在這場戰(zhàn)役中幸存了下來，組成了世界的一切細節(jié)。至于為什么物質(zhì)贏了這場仗，至今都沒有恰如其分的解釋行得通。

無論如何，反物質(zhì)并非全部消失，某些核反應(yīng)中，仍舊能看到它們。而這些反粒子，除了和粒子帶電量相反之外，和普通粒子們沒有絲毫差別（但要注意不能讓它們接觸到物質(zhì)，否則一場爆炸會證明它是反粒子還是粒子）。
 

基礎(chǔ)粒子

對基礎(chǔ)粒子、也就是不可再分的構(gòu)成宇宙的終極粒子，我們的好奇心從遠古持續(xù)到現(xiàn)代，目前這個版本，有一個認可度很高的答案，也是AS物理的正確答案：輕子（電子和中微子）、夸克、以及它們的反粒子。
 
總而言之，新增的原子物理單詞如下：

介子：由一個夸克和一個反夸克構(gòu)成的粒子
頂夸克、粲夸克：帶電量為+2/3e的夸克
底夸克：帶電量為-1/3e的夸克
 
對粒子物理學(xué)、量子力學(xué)以及萬有理論的探究，是物理學(xué)的永恒話題，目前為止，人類對物理學(xué)、也就是物質(zhì)本質(zhì)的探究還遠遠沒到終極。至于未來會有怎樣的版本更新和學(xué)術(shù)突破，就交給未來，而我們能做的是把握現(xiàn)在，用知識兌換未來。

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