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        粒子究竟是什么東西,一文帶你了解

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-08-27 09:25:27    作者:本地管家張欣音    瀏覽次數(shù):27
        導(dǎo)讀

        粒子是人們認(rèn)知的構(gòu)成物質(zhì)的最小或/及最基本的單位,是組成各種各樣物體的基礎(chǔ)。即:在不改變物質(zhì)屬性的前提下的最小體積物質(zhì)。她是組成各種各樣物體的基礎(chǔ),且并不會(huì)因?yàn)樾《鴶喽ㄋ皇悄撤N物質(zhì)。粒子要比原子、分

        粒子是人們認(rèn)知的構(gòu)成物質(zhì)的最小或/及最基本的單位,是組成各種各樣物體的基礎(chǔ)。即:在不改變物質(zhì)屬性的前提下的最小體積物質(zhì)。她是組成各種各樣物體的基礎(chǔ),且并不會(huì)因?yàn)樾《鴶喽ㄋ皇悄撤N物質(zhì)。

        粒子要比原子、分子小得多,現(xiàn)有最高倍的電子顯微鏡也不能觀察到。1858年,德國(guó)科學(xué)家普呂克做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

        他將一個(gè)玻璃試管中的空氣抽得非常稀薄,然后再試管兩頭裝上電極板,極板上加入幾千伏的電壓,他發(fā)現(xiàn)在陰極對(duì)面試管壁上閃爍著綠色的輝光,但是卻沒(méi)有看到從陰極上有任何東西發(fā)射出來(lái)。關(guān)于這綠色的輝光的究竟是什么,科學(xué)界眾說(shuō)紛紜,總結(jié)來(lái)說(shuō)有兩種看法:粒子或者電磁波。

        后來(lái)科學(xué)家赫茲對(duì)此做了實(shí)驗(yàn),當(dāng)他把這個(gè)管子置于磁場(chǎng)中,發(fā)現(xiàn)綠色會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),但是他并沒(méi)有解釋這究竟是為什么?1897年,英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的約瑟夫·約翰·湯姆森重做了赫茲的實(shí)驗(yàn)。

        他把涂有硫化鋅的玻璃片放在了陰極射線(xiàn)經(jīng)過(guò)的路徑上,結(jié)果玻璃片閃光了,這說(shuō)明硫化鋅可以顯示陰極射線(xiàn)的軌跡,這下就好辦了。

        湯姆遜在陰極射線(xiàn)經(jīng)過(guò)的路徑上加了一個(gè)電場(chǎng)或磁場(chǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn),湯姆遜得出結(jié)論——陰極射線(xiàn)是一種帶負(fù)電的粒子。

        湯姆遜對(duì)陰極射線(xiàn)同時(shí)施加電場(chǎng)和磁場(chǎng),并且調(diào)節(jié)其強(qiáng)度,使得陰極射線(xiàn)仍然做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),這樣,通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值就可以算出微粒的速度,再通過(guò)偏轉(zhuǎn)知道了這種粒子的荷質(zhì)比。

        湯姆遜測(cè)出來(lái)荷質(zhì)比后發(fā)現(xiàn)這個(gè)值太大了,是氫原子荷質(zhì)比的1836倍,這肯定是一種新的粒子了。

        1897年4月湯姆生以《陰極射線(xiàn)》為題作了研究報(bào)告,申明發(fā)現(xiàn)了比原子更小的粒子—電子。并給了電子的屬性。電子的發(fā)現(xiàn)由此掀開(kāi)了微觀世界的大門(mén)。

        后來(lái),1932 年 J.查德威克在用a粒子轟擊核的實(shí)驗(yàn)中又發(fā)現(xiàn)了中子,隨即人們認(rèn)識(shí)到原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的,在一開(kāi)始大家都將她們稱(chēng)呼為基本粒子。

        但是到了六十年代初,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的基本粒子的數(shù)目已達(dá)到近百種。而且顯然,隨著加速器能量的提高,還會(huì)有大量的新粒子會(huì)被發(fā)現(xiàn)出來(lái)。原來(lái)人們期望基本粒子的研究會(huì)給物質(zhì)世界描繪出一幅很簡(jiǎn)明的圖象。結(jié)果卻相反,基本粒子的種類(lèi)竟然比化學(xué)元素的種類(lèi)還多,而且有些粒子實(shí)驗(yàn)顯示具有明顯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所以便不再稱(chēng)呼為基本粒子,而是叫粒子!

        粒子物體內(nèi)部流動(dòng)

        由此構(gòu)建了粒子物理這門(mén)學(xué)科,專(zhuān)門(mén)研究粒子,而隨著70年代,科學(xué)家為了統(tǒng)一宇宙四大力——強(qiáng)力、弱力、電磁力、引力,從而構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)模型。根據(jù)粒子的質(zhì)量和各相互作用強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)粒子進(jìn)行了系統(tǒng)分類(lèi)。

        標(biāo)準(zhǔn)模型粒子圖

        ?粒子如今可以分為組成物質(zhì)的費(fèi)米子以及傳遞力的玻色子。

        傳遞力的(規(guī)范)玻色子有四種:1傳遞電磁力的光子、2傳遞引力的引力子、3傳遞核強(qiáng)力的膠子、4傳遞弱力的玻色子,最后還有一種賦予所有粒子質(zhì)量的希格斯玻色子(上帝粒子)。

        而費(fèi)米子是依隨費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)(是統(tǒng)計(jì)力學(xué)中描述由大量滿(mǎn)足泡利不相容原理的費(fèi)米子組成的系統(tǒng)中粒子分處不同量子態(tài)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律)、角動(dòng)量的自旋量子數(shù)為半奇數(shù)(1/2,3/2…)的粒子。

        費(fèi)米子遵從泡利不相容原理,即不能兩個(gè)以上的費(fèi)米子出現(xiàn)在相同的量子態(tài)中。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)理論,費(fèi)米子均是由一批基本費(fèi)米子構(gòu)成的,而基本費(fèi)米子則不可能分解為更細(xì)小的粒子。

        基本費(fèi)米子分為2類(lèi):夸克和輕子。而這2類(lèi)基本費(fèi)米子,又分為合共24種味(屬性):

        12種夸克:包括上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)、頂夸克(t),及她們對(duì)應(yīng)的6種反粒子。·

        12種輕子:包括電子(e-)、μ子(μ-)、陶子(τ-)、電中微子(νe)、緲中微子(νμ)、陶中微子(ντ),及對(duì)應(yīng)的6種反粒子。

        物質(zhì)宇宙就是由上述這些物質(zhì)性的費(fèi)米子以及傳遞力的玻色子所構(gòu)成。后來(lái)人類(lèi)為了把宇宙中的四大基本力統(tǒng)一起來(lái),維內(nèi)奇諾進(jìn)一步創(chuàng)造了弦論,弦論的一個(gè)基本觀點(diǎn)就是,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類(lèi)的粒子。這些看起來(lái)像粒子的東西實(shí)際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱(chēng)為閉合弦或閉弦),閉弦的不同振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生出各種不同的基本粒子。但是目前弦論是理論物理學(xué)上的一個(gè)尚未被證實(shí)的理論。

        目前,科學(xué)家對(duì)于粒子的研究還在不斷深入,這個(gè)世界上究竟存在多少種粒子,還等著我們不斷去發(fā)現(xiàn)。

        粒子結(jié)構(gòu)示意圖

         
        (文/本地管家張欣音)
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