通過這幾張圖,讓你清晰明白粒子結構
導讀:本文摘自獨立學者物理宇宙科普書籍《變化》第一章節(jié)選內容。
所有的東西都是由物質構成的。那么物質的最小單位是什么?組合結構又是咋樣的?這樣的組合結構能有什么作用?就是我們要了解和探究的。
我們現(xiàn)在都知道了構成物質的是分子。關于分子很重要的一點是分子是是保持物質化學性質的最小粒子,是能夠獨立存在的。
分子是由原子構成的,單質分子由相同元素的原子構成,化合物分子由不同元素的原子構成。化學變化的實質就是不同物質的分子中各種原子進行重新結合。
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所以由上面的話,大家可以出原子是化學變化中最小的微?!緩幕瘜W角度去看】。但是原子并不是構成物質的最小粒子【從物理角度去看】。原子是由什么構成的呢?( 文章閱讀網:www.sanwen.net )
初中我們學過:原子是由原子核和核外電子構成的。而原子核又是中子和質子構成的。
初中我們學過:原子是由原子核和核外電子構成的。而原子核又是中子和質子構成的。
那么中子和質子是最小粒子嗎?顯然不是。因為中子是由兩個下夸克和一個上夸克構成的;質子則是由兩個上夸克和一個下夸克構成的。
上面所述的內容是當今物理界最新的研究。所以來排列這些構成物質的方式。從大到小是這樣的:分子,原子,質子,中子,電子,光子,膠子,夸克。我想大家需要更直觀的圖片,來了解一下粒子的構成??纯聪挛?,會幫助你認識粒子的構成。
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夸克(英語:quark)是一種基本粒子,也是構成物質的基本單元。夸克互相結合,形成一種復合粒子,叫強子,強子中最穩(wěn)定的是質子和中子,它們是構成原子核的單元。
由于一種叫“夸克禁閉”的現(xiàn)象,夸克不能夠直接被觀測到,或是被分離出來;只能夠在強子里面找到夸克。因為這個原因,人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。
所有的中子都是由三個夸克組成的,反中子則是由三個相應的反夸克組成的,比如質子,中子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成。
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在強子中決定量子數(shù)的夸克叫“價夸克”;除了這些夸克,任何強子都可以含有無限量的虛(或“?!保┛淇?、反夸克,及不影響其量子數(shù)的膠子。
強子分兩種:帶三個價夸克的重子,及帶一個價夸克和一個反價夸克的介子。最常見的重子是質子和中子,它們是構成原子核的基礎材料。我們已經知道有很多不同的強子。它們的不同點在于其所含的夸克,及這些內含物所賦予的性質。
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電子屬于輕子
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質子,中子,內部有夸克組成。夸克quark是一種基本粒子,也是構成物質的基本單元??淇嘶ハ嘟Y合,形成一種復合粒子,叫強子,強子中最穩(wěn)定的是質子和中子比如中子,有2個上夸克,1個下夸克組成
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夸克(Quark)之間傳遞強相互作用的粒子叫膠子,膠是膠水的膠。
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膠子有顏色,兩顆夸克交換膠子時,他們的顏色也會同時改變。
在標準模型理論里共61種基本粒子,包含費米子及玻色子。費米子為擁有半奇數(shù)的自旋并遵守泡利不相容原理(這原理指出沒有相同的費米子能占有同樣的量子態(tài))的粒子;玻色子則擁有整數(shù)自旋而并不遵守泡利不相容原理。簡單來說,費米子就是組成物質的粒子而玻色子則負責傳遞各種作用力。關于這方面的內容,我在量子力學科普書籍《見微知著》中有詳細的論述,在這本“宏觀物理”書中,就不做深入分析,以免一開始,就給大家?guī)黹喿x上的困難。
夸克(Quark)之間傳遞強相互作用的粒子叫膠子。
膠子有顏色,兩顆夸克交換膠子時,他們的顏色也會同時改變。這種顏色的人為規(guī)定的。
那么中子和質子是最小粒子嗎?顯然不是。因為中子是由兩個下夸克和一個上夸克構成的;質子則是由兩個上夸克和一個下夸克構成的。
上面所述的內容是當今物理界最新的研究。所以來排列這些構成物質的例。從大到小是這樣的:分子,原子,質子,中子,電子,光子,膠子,夸克。
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我想你此刻腦中會問自己:“夸克或者光子是最小的物質單位嗎?是最基本粒子嗎?”
各位,如果你是一個敏感的人的話。在提出這個問題的時候,你應該首先會反問我:“你的排列是根據什么排列的??”
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我很高興的告訴你:“你把我問住了!!” 單單是這樣的一個提問,便會牽涉出整個物理學,整個數(shù)學學,哲理學,宇宙學等等。可以讓任何一個科學家最終啞口無言。
這絕對不是我危言聳聽,我們試著看看。假如是以質量大小排列的對嗎?
我們看看我找到的數(shù)據:
中子的質量: 1.×10^-27kg
質子的質量:1.× 10-27 kg
電子的質量:9.×10^-31kg
光子的質量:9.×10^-36kg
夸克的質量:172,000±900 ±1,300(MeV/c)
我們知道分子是由原子構成的,所以一般情況下一個分子的質量大于一個原子的質量。但是我們也知道有一種分子叫單原子分子。比如說稀有氣體氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)
他們是單原子分子,就是直接由一個原子構成的分子。所以在這樣的情況下,分子質量=原子質量。 所以分子質量>原子質量的排列是錯誤的。
這還不是不能根據質量進行的排列的主要原因。更主要的原因是有些粒子有靜止質量和運動質量之分。比如光子,愛因斯坦認為它沒有靜止質量。
顯然這時候需要討論運動與靜止,相對運動與相對靜止,運動速度等等問題。就不是一句兩句話可以說的明白的。
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而且我們也從來沒有在教科書上發(fā)現(xiàn)這樣的根據質量大小的排列。所以說我的大小排列是“隨機”的。
同樣,按尺寸,按運動方式,按能量去排列,依然會有問題,很復雜。
可是我為什么這樣的去排列呢。原因很簡單。是根據我們人類大致發(fā)現(xiàn)認識“粒子”的先后順序走的。
后來隨著量子力學的發(fā)展,科學家根據粒子的自旋,將粒子分為費米子和玻色子兩種。這是分類,不是排列。這個我會在我的量子力學科普書籍《見微知著》會詳細介紹說明。
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我相信很多人和我一樣,都在問一個問題:“夸克是最小的粒子嗎?”“電子是最小的粒子嗎?”“夸克,光子,電子這些我們現(xiàn)在認為是基本粒子的粒子,還可以再被分開嗎?”
我們中國有句話叫其“其大無外,其小無內?!边€有一句話叫:“萬變不離其宗?!钡降孜覀冊撀犇木湓?
雖然我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了光子,夸克,電子等等基本粒子,仿佛再要細分這些基本粒子,看起來有點遙不可及。但是我深信對于電子,光子,夸克這樣的粒子的認識,我們才剛剛開始。僅僅是打開了門。 我們的設備,我們的知識積累遠遠不能征服這些。
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舉一個例子說明,我們現(xiàn)在知道了,夸克有六種。分別是:它們是上、下、粲、奇、底及頂。而且我們對于夸克的了解,是通過觀測強子得來的,不是直接觀測。
對于現(xiàn)在的探測設備,探測技術,我上面已經說了,對于夸克這樣的強子,夸克等這樣的尺寸,遠遠不夠。所以要想知道夸克能否再分,自然就是紙上談兵,不可把握的事情了。我相信任何一個科學家都不敢斷言的。
但是現(xiàn)在觀測和理論顯示6種夸克的質量是不同的。 這意味著什么呢?? 意味著某種不同和內在差異。
隨著深入的研究,我認為夸克可以被再次分解和解刨,發(fā)現(xiàn)新的東西。同樣光子,電子這樣的基本粒子,也會被深入分析,發(fā)現(xiàn)新的東西。
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摘自獨立學者,科普作家,藝術家靈遁者科普書籍《變化》
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