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534、一個粒子同時在三千地方分身
送交者: 和顏清心 2018年10月04日08:40:50 於 [教育學術] 發送悄悄話


 約11分鐘



2 日  


 

量子世界概說

 

 

現代物理學2大支柱是相對論和量子力學。

相對論是從大尺度上來認識宇宙的

(如恆星、星系、星系團等);

量子力學是從小尺度上來認識宇宙的

(如原子及比原子更小的電子、夸克等)。

 


識量世界(一)



古希臘人認為,

物質是由“原子”

(不可分割的材料)構成的。

所有的物質都是少量不同的

基本原料結合而成的,

就像拼音文字,

無數詞語都是由很少的

幾十個字母組合而成的。

 

19世紀,科學家發現一些物質,

如氧和碳,

都有一種可以識別的最小組成單元,

沿襲古希臘人的傳統,亦稱其為“原子”。

 

20 世紀30 年代初,

湯姆遜、盧瑟福、玻爾等人,

建立了“原子的太陽系模型”。

人們了解到,

原子並不是什麼最基本的物質成分,

它有一個包含着質子和中子的原子核,

核外還繞着-群旋轉着的電於。

 

20 世紀30年代末,

物理學家在研究宇宙線時,

發現了一種叫

μ子 的基本粒子。

 

“宇宙線”

是從外太空向地球傾瀉的粒子流。

 

μ 除了重約電子的200倍,

其它性質與電子是一樣的。

 

20 世紀50 年代中期,

1956年美國科學家克萊德·柯萬;

弗里德里克·雷因斯等人,

發現了“中微子”

 

中微子很難找到,

它們很少與其他物質發生相互作用。

中微子能穿過幾百億千米厚的鉛,

其運動幾乎仍不受影響。

 

從太陽向太空噴發的幾十億個中微子,

時刻穿過人體、穿過地球,

象幽靈一樣瀰漫在宇宙。













默里·蓋爾曼Murray Gell-Mann1929年9月15日-),

美國物理學家。1969年諾貝爾物理學獎得主

蓋爾曼涉獵的學科極廣,

是一個百科全書式的學者。

除數理類的學科外,對考古學、動物分類學、

語言學等學科也非常精通

 

1968年,斯坦福直線加速器中心的實驗家們,

用強大的技術,探索了物質的微觀層次,

發現質子和中子也不是基本的,

質子和中子是由更小的粒子構成。

美國物理學家蓋爾曼給它起名叫“夸克”


實驗證明,


1代夸克,分成“上夸克”和“下夸克”。


“質子”2上1下夸克組成,


“中子”由2下1上夸克組成。

 

這以後,又發現了

4種夸克(粲、奇、底和頂夸克),


還有一個比電子更重的粒子,

τ(套子)。

 

τ”——Tau(大寫Τ,小寫τ),

是第19個希臘字母,

套子‘是帶負電荷粒子,標記為τ。

 

由美國馬丁·佩爾實驗團隊於1975年發現

 

另外還有兩個性質與中微子相同的粒子,

“渺子中微子”“電子中微子”

 

這些粒子在高能碰撞中產生,

不過只是剎那一現,

通常在事物里是很難找到它們的影子的。

 

每個粒子都有一個反粒子。

比如,電子的反粒子叫正電子。

正電子的質量與電子相同,

但電荷為+1(電子的電荷為-I) 。

 

物質與反物質接觸時,

會相互湮滅,

生成純粹的能量。

 

物理學家不斷地用越來越大的能量

物質擊碎,

竭力重現大爆炸以來的物質條件。

 

科學家從碎片裡找出許多元素:

在大爆炸時刻,

宇宙從‘比砂粒還小’的微塵中,爆發出來。

 

這是些“小而重”的領域:

體積很小,質量卻極大。

 

物理學家現在已經追溯到‘百億億分之一米’

尺度的物質結構,

而且總結出四種相互作用和一些基本粒子。

 

基本粒子原是指構成物質的最小單位。

但在夸克理論提出後,

人們認識到基本粒子也有複雜結構,

所以現在一般不再提“基本粒子”了。

本文有時仍沿用“基本粒子”一詞,

只是為方便而已。

 

當我們考慮力的時候,

我們發現力有許多種形式。

大量證據說明,

不同間事物的相互作用力可以歸結為4種:


(1)強力、(2)電磁力、

(3)弱力、(4)引力。

 

根據作用力的不同,

粒子可分為三大類:

 

強子、

輕子、

傳播子(波色子)。


 

 

        基本相互作用粒子分類簡表






科學家發現

 

有兩種性質對一切力都是共同的:

 

(1)       在微觀層次,所有的力都會連着一種粒子,

我們可以把它想象為最小的能量元(力元)。

 

           弱力和強力的最小單元

           叫傳播子(玻色子)和膠子


 (2)       第二個共同點是,力由某種量來決定。

比如質量決定引力如何對粒子發生作用;

電量決定電磁力如何產生作用。

 

強力和弱力只能在微觀尺度產生作用;

引力和電磁力卻有無限的作用範圍。





 

謝謝閱讀

 




 


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