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是否存在最小的基本粒子?
夸克,粒子,普朗克是否存在最小的基本粒子?
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
但是庆祝并没有持续太久。不久,化学家们发现了——一种化学上难以分辨但原子质量不同的元素。一对同位素似乎含有相同数量的质子,但它们的总质量仍然存在差异。
卢瑟福对此有所见解,他认为存在一种新的基本粒子,比质子略重,但呈电中性。1932年,詹姆斯•查德威克发现了这种基本粒子——中子。中子和质子的大小和质量相同——大约是电子质量的2000倍。
我们能把物质进一步分离吗?难道0.00000000000001厘米还不够小吗?!当然,这并不足够小。
为了寻找比电子、质子和中子更微小的粒子,我们建造了粒子加速器。
加速器以极高的速度粉碎亚原子粒子,使它们粉碎。这类似于研究一台电视机的内部结构,把它从20层楼高的楼顶扔下去,然后仔细检查破碎的部件。
当物理学家们第一次开始将电子与质子碰撞时,他们观察到电子被质子内部的三个小硬核反弹。科学家发现,这些硬核是组成质子的更小的粒子。这些基本粒子被称为夸克,夸克的发现意味着质子和中子不再是基本粒子。我们已经写了一篇更详细、更引人入胜的文章,专门讨论夸克的性质和行为。你可以在这里找到。
但是如果我们进一步深挖呢?
不,我们不能再小了。夸克是我们用沙粒进行科学探索时遇到的最小的实体。实际上,是夸克和电子,等等,为什么是电子?
与其他粒子不同的是,电子仍然坚定地认为自己是一个真正的基本粒子。它拒绝被进一步分解成更基本的部分。然而,如果电子和夸克是基础粒子,夸克又存在于质子中,那么它的半径怎么会比质子的半径大三倍呢?
我们基于某些假设来测量亚原子粒子的半径。例如,当一个电子的质能势被假定完全包含时,它的半径就会比质子的半径大。通过质子/电子质量比,我们可以较准确地计算电子半径。
利用这些比值,我们发现一个电子的半径比我们之前认为的要小十倍左右;十亿分之一的十亿分之一厘米或者0.00000000000000001厘米。
这便是为什么我用“平均”这个词来描述这些粒子的物理性质。半径是一个维度结构,与实际半径无关。
同样的,对于夸克,我们也没有进展。他们拒绝被分离,即使被分离,也不会持续太久。分离持续的时间只有十亿分之一秒!分离一对夸克需要如此多的能量,以至于它最终被用来形成两个夸克。
不要被这里的能量吓到。这样想……你实际上是在试图撕裂现实的本质。
当我们问这些问题时,脑海中浮现的亚原子粒子的图像其实是错误的!“粒子”这个词经常让人联想到物理教科书中无处不在的微小钢球或台球图像。然而,它们在如此微小的维度上的结构和活动,与日常经验截然不同。
它们的物理性质无法精确测量,它们在特定区域的存在只能由概率来定义。
尽管如此,科学家们还是设法进行了一些精明的研究,以接近夸克的大小。我能找到的最新的近似值是十亿分之一厘米的十亿分之一厘米,和电子在同一个级别。
在这一点上,我们必须认识到,作为粒子物理学皇冠上的宝石,标准模型并不是用亚原子粒子的大小或质量来描述它们,而是用它们的能量来描述。质子或中子没有固定的形状或体积——它的体积是由其组分所处的空间决定的。
夸克,电子或任何其他亚原子粒子都是集中的能量;它们没有特定的顺序,而基本粒子,如夸克和电子,则被认为是点状的。它们没有维度,被认为是空间中的一个没有维度的点。把它们当作点只是一种有用的简化,因为没有相反的证据。
基于这些考虑的模型以惊人的准确性,成功地获取了迄今为止所有已知的信息。它被认为是任何领域中最精确的理论。当然,这一假设,就像科学上的任何假设一样,并不害怕在新的假设出现时被推翻和抛弃。只要有证据,科学家们并不担心会再次回到起点。在这种情况下,一个粒子的内部探索。
回答于 2019-09-11 08:43:50
一个非常美丽的池塘,池塘上有一片很漂亮的叶子,它滴下来一滴水。
我们接下来看一下水的结构
我国古人曾说一尺之锤,日取其半,万世不竭,我国古人的观点认为这个世界是无限可分的。
但现今物理学的观点是怎样的呢?
比方说拿这一滴水来看,是H2O
如果盯着其中的氧来看,它会包含原子核外的电子和原子核所构成。
其中带正电的原子核由质子和中子所构成。
并且我们清楚质子和中子它并非是基本粒子,它是由夸克构成。
所以按照现今这样一个粒子物理学的观点,已经有了三代的学说,认为我们物质世界,是由夸克,中微子,电子和介子所构成。
它们都是费米子
除了组成物质世界的粒子之外,还会存在有一些传播相互作用的一些粒子,这些粒子的自旋都为整数为玻色子。
有跟电磁相互作用所对应的光子,有跟强相互作用相对应的胶子,有跟弱相互作用的W及Z玻色子,与传播引力相互作用的引力子。
我们现在比较公认的观点认为,电子和夸克是基本粒子。
通过碰撞实验,人们认为电子,夸克的大小到10的负18次方米的时候,仍然是可以把它作为粒子来看,所以说它是最小的实体粒子。
回答于 2019-09-11 08:43:50
宇宙中的微粒只有更小没有最小!
回答于 2019-09-11 08:43:50
从道理上来讲,时空中必然有最小的粒子。
站在我们民族传统文化的角度来讲,生成宇宙的本源物质是气,这种最小的粒子乃是以气的阴阳两种形式体现出来的。
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