Question

美國費(fèi)米國家加速器實驗室于2008年8月宣布，在對撞實驗中發(fā)現(xiàn)一種新型粒子--歐米伽b重子，這是迄今為止物理學(xué)界發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的重子．這一發(fā)現(xiàn)也證實夸克模型是成功的． 1961年，理論物理學(xué)家提出夸克模型，指出重子是由3個夸克組成的亞原子粒子．現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，夸克共分6種3類：上夸克、下夸克；粲夸克、奇異夸克；頂夸克、底夸克（如下表）．質(zhì)子由兩個上夸克加一個下夸克組成，而中子的構(gòu)成是兩個下夸克加一個上夸克，因此人類目前所接觸的物質(zhì)都是由第一類夸克組成的．此次對撞實驗發(fā)現(xiàn)的新型粒子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成．這是物理學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)由后兩類夸克混合組成的重子．注：1G=109 符號 中文名稱 英文名稱 帶電量 （e） 質(zhì)量（GeV/c2） u 上夸克 up +2/3 0.004 d 下夸克 down -1/3 0.008 c 粲夸克 charm +2/3 1.5 s 奇異夸克 strange -1/3 0.15 t 頂夸克 top +2/3 176 b 底夸克 bottom -1/3 4.7 根據(jù)以上信息可以判定（　　）

• A、歐米伽b重子的帶電量為-e
• B、歐米伽b重子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的250倍
• C、歐米伽b重子的質(zhì)量是中子質(zhì)量的250倍
• D、質(zhì)量單位GeV/c²可由質(zhì)能方程E=mc²得知1 GeV/c²=1.78×10^-27 kg

Answer 1

分析：根據(jù)題意可知，歐米伽b重子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成．由表格數(shù)據(jù)，從而可確定歐米伽b重子的帶電量；
同時由質(zhì)量的數(shù)據(jù)，結(jié)合質(zhì)子與中子的構(gòu)成，可得出歐米伽b重子的質(zhì)量是中子的多少倍；
根據(jù)質(zhì)能方程E=mc²得知，GeV/c²與kg的關(guān)系．

解答：解：A、歐米伽b重子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成；而一個奇異夸克帶電量為-

1

3

e和1個底夸克帶電量為-

1

3

e，
因此歐米伽b重子的帶電量為-

1

3

e×2+(-

1

3

e)=-e，故A正確；
B、歐米伽b重子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成；則一個奇異夸克質(zhì)量為0.15GeV/c²和1個底夸克帶電量為4.7 GeV/c²，
因此歐米伽b重子質(zhì)量為5GeV/c²，而質(zhì)子由兩個上夸克加一個下夸克組成，則質(zhì)子的質(zhì)量為0.016GeV/c²，所以歐米伽b重子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的312.5倍，故B錯誤；
C、歐米伽b重子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成；則一個奇異夸克質(zhì)量為0.15GeV/c²和1個底夸克帶電量為4.7 GeV/c²，
因此歐米伽b重子質(zhì)量為5GeV/c²，而中子由兩個下夸克加一個上夸克，則質(zhì)子的質(zhì)量為0.02GeV/c²，所以歐米伽b重子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的250倍，故C正確；
D、由質(zhì)能方程E=mc²得：m=

E

c2

，可知，質(zhì)量單位GeV/c²．1 GeV=10⁹×1.6×10^-19J=1.6×10^-10J，那么1 GeV/c²=

1.6×10-10

(3×108)2

kg=1.78×10-27kg，故D正確；
故選：ACD．

點(diǎn)評：解題關(guān)鍵讀懂題意，找出有用信息，根據(jù)各自組成列式可確定電量與質(zhì)量的多少，同時掌握質(zhì)能方程的應(yīng)用，知道質(zhì)量單位GeV/c²．