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534、一个粒子同时在三千地方分身
送交者: 和颜清心 2018年10月04日08:40:50 于 [教育学术] 发送悄悄话


 约11分钟



2 日  


 

量子世界概说

 

 

现代物理学2大支柱是相对论和量子力学。

相对论是从大尺度上来认识宇宙的

(如恒星、星系、星系团等);

量子力学是从小尺度上来认识宇宙的

(如原子及比原子更小的电子、夸克等)。

 


识量世界(一)



古希腊人认为,

物质是由“原子”

(不可分割的材料)构成的。

所有的物质都是少量不同的

基本原料结合而成的,

就像拼音文字,

无数词语都是由很少的

几十个字母组合而成的。

 

19世纪,科学家发现一些物质,

如氧和碳,

都有一种可以识别的最小组成单元,

沿袭古希腊人的传统,亦称其为“原子”。

 

20 世纪30 年代初,

汤姆逊、卢瑟福、玻尔等人,

建立了“原子的太阳系模型”。

人们了解到,

原子并不是什么最基本的物质成分,

它有一个包含着质子和中子的原子核,

核外还绕着-群旋转着的电于。

 

20 世纪30年代末,

物理学家在研究宇宙线时,

发现了一种叫

μ子 的基本粒子。

 

“宇宙线”

是从外太空向地球倾泻的粒子流。

 

μ 除了重约电子的200倍,

其它性质与电子是一样的。

 

20 世纪50 年代中期,

1956年美国科学家克莱德·柯万;

弗里德里克·雷因斯等人,

发现了“中微子”

 

中微子很难找到,

它们很少与其他物质发生相互作用。

中微子能穿过几百亿千米厚的铅,

其运动几乎仍不受影响。

 

从太阳向太空喷发的几十亿个中微子,

时刻穿过人体、穿过地球,

象幽灵一样弥漫在宇宙。













默里·盖尔曼Murray Gell-Mann1929年9月15日-),

美国物理学家。1969年诺贝尔物理学奖得主

盖尔曼涉猎的学科极广,

是一个百科全书式的学者。

除数理类的学科外,对考古学、动物分类学、

语言学等学科也非常精通

 

1968年,斯坦福直线加速器中心的实验家们,

用强大的技术,探索了物质的微观层次,

发现质子和中子也不是基本的,

质子和中子是由更小的粒子构成。

美国物理学家盖尔曼给它起名叫“夸克”


实验证明,


1代夸克,分成“上夸克”和“下夸克”。


“质子”2上1下夸克组成,


“中子”由2下1上夸克组成。

 

这以后,又发现了

4种夸克(粲、奇、底和顶夸克),


还有一个比电子更重的粒子,

τ(套子)。

 

τ”——Tau(大写Τ,小写τ),

是第19个希腊字母,

套子‘是带负电荷粒子,标记为τ。

 

由美国马丁·佩尔实验团队于1975年发现

 

另外还有两个性质与中微子相同的粒子,

“渺子中微子”“电子中微子”

 

这些粒子在高能碰撞中产生,

不过只是刹那一现,

通常在事物里是很难找到它们的影子的。

 

每个粒子都有一个反粒子。

比如,电子的反粒子叫正电子。

正电子的质量与电子相同,

但电荷为+1(电子的电荷为-I) 。

 

物质与反物质接触时,

会相互湮灭,

生成纯粹的能量。

 

物理学家不断地用越来越大的能量

物质击碎,

竭力重现大爆炸以来的物质条件。

 

科学家从碎片里找出许多元素:

在大爆炸时刻,

宇宙从‘比砂粒还小’的微尘中,爆发出来。

 

这是些“小而重”的领域:

体积很小,质量却极大。

 

物理学家现在已经追溯到‘百亿亿分之一米’

尺度的物质结构,

而且总结出四种相互作用和一些基本粒子。

 

基本粒子原是指构成物质的最小单位。

但在夸克理论提出后,

人们认识到基本粒子也有复杂结构,

所以现在一般不再提“基本粒子”了。

本文有时仍沿用“基本粒子”一词,

只是为方便而已。

 

当我们考虑力的时候,

我们发现力有许多种形式。

大量证据说明,

不同间事物的相互作用力可以归结为4种:


(1)强力、(2)电磁力、

(3)弱力、(4)引力。

 

根据作用力的不同,

粒子可分为三大类:

 

强子、

轻子、

传播子(波色子)。


 

 

        基本相互作用粒子分类简表






科学家发现

 

有两种性质对一切力都是共同的:

 

(1)       在微观层次,所有的力都会连着一种粒子,

我们可以把它想象为最小的能量元(力元)。

 

           弱力和强力的最小单元

           叫传播子(玻色子)和胶子


 (2)       第二个共同点是,力由某种量来决定。

比如质量决定引力如何对粒子发生作用;

电量决定电磁力如何产生作用。

 

强力和弱力只能在微观尺度产生作用;

引力和电磁力却有无限的作用范围。





 

谢谢阅读

 




 


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