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微觀粒子有什麼

生活 更新时间:2024-11-29 22:41:04

1952年,密歇根大學的格拉澤的氣泡室革命(一個研究發現新粒子的實驗設備,以前的叫雲室)之後,整個新型粒子家族才慢慢呈現出來。又過了十年,粒子家族中的順序才慢慢梳理清晰。

微觀粒子有什麼(微觀粒子種類有多少)1

很快人們發現了與質子和中子類似的粒子,但大多數看起來都要更重一些,性質奇特,被稱為“奇異粒子”。其中更有一部分顯得尤為神奇。它們的命名覆蓋了整個希臘字母表,大寫的朗姆達(Λ)、歐米伽(Ω)、西格瑪(∑)、西塔(Θ)以及德爾塔(△)等,後來這些都用完了,就開始用小寫字母η、ω、ρ、Ф等,最終使用到了AB字母表。小編估計等字母表用完了,是不是該考慮我們的漢字了,反正漢字多。

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盧瑟福發現原子内部有一個堅硬的中心,因為當使用α粒子轟擊原子時會偶爾出現強烈的反跳,似乎撞上了原子内部某種緻密的東西:原子核。多年之後,再次發生了一系列類似而又更加轟動的事件,科學家們發現質子、中子以及很多相關的粒子并不是物質的基本源種,它們本身又是由更小的粒子構成的,稱為誇克。

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相比盧瑟福和他的助手在曼徹斯特大學的一個房間裡的桌面上就完成了原子核的發現,但要進入原子内部的質子和中子卻需要3公裡長的加速器。在舊金山的斯坦福南部,電子束從加速器中飛出然後轟擊氫靶并深入原子核内的質子中。偶爾地一些電子會發生強烈的反彈,而如果質子隻是一個微小的電荷球的話,反彈不會如此劇烈。之前發生在原子内的事情,再次發生在了質子中:質子中的電子并不是均勻分布在其内部的,而是聚集在内部三個極小的粒子中,被稱為誇克。

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實際上,質子是很多糾結在一起的誇克,這些誇克被永遠地囚禁在一個十億分之一微米大小的囚籠當中。就像蟻丘一樣,遠遠看去隻是一大塊黑色的土堆,但近看就會發現内部有很多小生物正在火熱地活動着;對于質子而言,遠看是一個緊緻的帶電球體,但近看會發現它是一個誇克的簇團。

誇克會按三個一組的形式緊緊膠連在一起,構成一個“三體”,從而形成質子、中子和粒子表中的其他粒子。質子和中子這兩種核子本身是由兩種誇克構成的,稱為“上”誇克和“下”誇克。這些物質的源種具有電荷,從而構成了質子的電荷。質子帶有一個單位的正電荷,而上誇克帶有2/3單位的正電荷,下誇克帶1/3單位的負電荷。兩個上一個下,形成一個質子(2/3 2/3-1/3=1);兩個下一個上總電荷等于0(2/3-1/3-1/3=0),形成了中子。

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也有一些粒子内的三個誇克都是上誇克,或者都是下誇克,它們都是短壽命粒子,稱為б粒子。除了以上兩種誇克,還有第三種誇克被稱為“奇(qi)”誇克,它的電荷與下誇克相同(-1/3),其他性質也完全一樣,隻是質量大20%左右,而奇誇克的存在幾乎解釋了奇異粒子的一切:在三體當中,奇誇克越多,形成的粒子就越奇怪。質子和中子中沒有奇誇克;更重和更輕的朗姆達(Λ)和西格瑪(∑)粒子中含有一個奇誇克;倍加奇怪的西塔(Θ)粒子中有兩個奇誇克,而最奇怪的粒子是(Ω)粒子,其中的三個誇克都是奇誇克。

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狄拉克方程适用于電子和質子,同樣适用于誇克,這對于反物質也一樣。就像正電子是電子的反粒子鏡像,反誇克對于誇克也一樣:質量相等,大小相同,電量一樣,隻是電荷正負相反。所以反上(如果你喜歡,也可以稱上反誇克、反上誇克,或者反上反誇克;現在還沒有一個通用的叫法)帶電為-2/3而非 2/3;反下帶電 1/3而非-1/3。就像兩個上一個下構成帶正電的質子,那麼兩個反上和一個反下就構成了帶負電的反質子。

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以此類推,兩個反下一個反上凝結起來就形成了反中子。用希臘字母命名的所有奇異粒子,比如朗姆達、西格瑪、西塔和歐米伽都有一個“反”配對;将奇異粒子中的誇克換成相應的反誇克,就會得到反朗姆達、反西塔等。所有這些粒子都已經通過了實驗證實:加速器将一束質子加速,轟擊靶核,質子與原子核碰撞時多餘的能量就産生出了新的粒子和反粒子。在我們現在能達到的最高精度下,這些出現的正負粒子對都是精确鏡像配對的,即所謂的陰陽兩面。

物質由粒子組成,微觀亦是如此,我們宏觀不可能逃過宇宙基本法則,在宇宙的某處可能存在我們的鏡像。西方的理論物理學家也會經常用到我們道家的陰陽思想,可見陰陽思想對西方科學,特别是高能物理還是有一定影響的。

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