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536、小到无法触及、快到转瞬即逝的微观宝贝
送交者: 和颜清心 2018年10月09日12:42:50 于 [教育学术] 发送悄悄话


  约 5 分钟 (中文字幕,容有时间,再上传,谢谢)



 初识子世界(二)


 

“小到无法触及;

    转瞬即逝”


 

让我们来探索你我身心的

更深邃、更细微处,

我们是否                                        

一个全新的微观世界?

 

在科普中,我们知道,

一切物是由原子成,

并且,原子内大部分空是空荡荡的。

原子(原子核及核外电子云),

如同螺旋叶片所形成的

飞速旋转着。

原子非常小

但是物理学家所关心的

却是比原子还要小的亚原子世界。

 

当我们把注意力

集中在这种微小空的时候,

会“看”到

一个刹那生灭的奇景

无数粒子不断涌

其中只有少数粒子寿命很

大多数粒子只能存在极短时间

 

每一个粒子

都以某种方式与其他粒子相互作用着。

 

个极微空里,

将学习物质世界的速度极限;

发现时间的纠缠

们还习质能互换等

量子世界的规律

这些源于20世纪的量子力学

(极小域的物理)

和狭对论(极大域的物理),

将以全新的视角

们观察世界的方式,

给我们带来全新的视野

 

下面,让我们继续认识亚原子世界

并从中享受它所带来的盎然天趣:



 

        、粒子有多小?


 

低头看一下自己的身体,

那鲜活的肌肤全是由细胞组成的,

细胞内有许多生物分子,

生物分子内,又有许多原子,

原子很小:

 

     1000 万个原子排成一列,

 

     还没有1英尺的1/10

 

1英尺等于1米。1米(3尺)的 1/10,

即不到1寸那么长。

 

 

二、粒子家族


 

19世20年代,们对原子世界,

知道有子和

并认为子只是在原子内部带负电的点,

子也能沿着导线作定向移

 

子的量比子大将近2000倍,

子位于原子的中心,

并使之行。

 

当时们设子也存在一个核,

在知道确如此,

而且子群以巨大能量,

不断从外涌入地球,

从而形成“宇宙射”。

 

光子(即光的粒子),

是在1926年,爱因斯坦研究并命名,

当时很多人并没有把光子当作粒子。

 

因为光子没有(静)量,

并且它极易生和湮

数年后,物理学家认到,

这个没有静量的光粒子,

同样可以被归为粒子之列。

1924年到1928年,

物理学家提出了一些

令人震撼的思想,

些思想有:

物理学家发现是光,

所有的物都有波性;

微观世界的基本

概率性统计规

而不是确定性的律;

 

于物的可量属性,

量精确程度

存在着概率性的极限,

言任何粒子

都有自己的反粒子;

更为令人惊异的是,

 物理学家发现,

子或光子,

 能以两种

 甚至更多不同的方式运动,

打个宏观世界的比喻

(不确切的比喻):

好象你能

既向北又向西地散步;

或者相距遥远的

两座城市里品尝咖啡

有,很重要的一条原

即,没有任何2个子,

完全相同的状态……。

 

当科学延展到这种

小到无法触及;

   快到瞬即逝”的原子世界时,

事情就变得如此新鲜而奇异:

 

“固体物大部分是中空

   时间

   质量在碰撞前后将会得或失去;

   并且无论输入多么完的信息,

   其果都是不确定的。”

 

       (参阅《所有人的量子物理》PDF版第5页)


 

三、粒子的标准模型


 

     如您所知,

 

今天物理学家们经认识到,

夸克是子、中子

乃至所有粒子的基本粒子。

之后,物理学家

又提出子世界的准模型

一模型,

包括了子、光子

以及 6 种夸克在内的 24 种基本粒子,

‘标准模型’可以所有已观测到的粒子

和它的相互作用明。






标准模型中的粒子

6种是夸克(图中用紫色表示),

6种是轻子(图中用绿色表示)。

 

左边3列中,

每一列构成物质的一

 

再右一列是规范玻色子

右下角是希格斯玻色子。

 

现在让我们在心中重复一遍:

 

标准模型包含了多少基本组分?

 

从上表可以看出,

标准模型中所包含的基本组分有

6种夸克,6种轻子,再加

12种玻色子(媒介粒子),

共计24种。

 

12种玻色子是

 

1)胶子- 强相互作用的媒介粒子,8种;

 

2)光子- 电磁相互作用的媒介粒子,1种;

 

3)W 和 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子,3种。

 

上述所说24种粒子,

不包括引力子

(一种假的引力粒子)

以及在2012年所观测到的

‘希格斯玻色子’。



 

附图(原子构成 图解)



  hanyu.iciba.com

 

  

                                            谢谢阅读。




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