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夸克和中微子是什么?夸克还能继续细分吗?量子力学告诉你微观世界的奥秘

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一、夸克和中微子是什么?

中微子和夸克不是同一类型的粒子.根据是否参加强相互作用,人们把物质分为强子和轻子.

物理学的标准模型说,世界是由六种“夸克”和六种“轻子”组成的,他们通过“规范玻色子”相互作用.夸克是强子的基本组成单元.轻子有电子、μ子、τ子,以及相应的中微子:电子中微子、μ子中微子、τ子中微子,不参与强相互作用.这六种夸克和六种轻子都是实验上已经找到了的.

中微子、电子等轻子跟夸克一样,也是“基本粒子”,可以说跟夸克是同一个“级别”上的.

二、有比夸克还小的粒子

目前为止,物理学界尚未发现比夸克更小的粒子。超弦理论提出的一种假想粒子——振动弦,其尺寸可能远小于夸克,仅比原子核略大。例如,质子或中子由三个夸克通过胶子相互连接而成,这表明夸克的尺寸并不比原子核小太多。

电子的质量大约是质子或中子的1/1836,因此它应该足够小。近年来,物理学研究的一个热点是中微子——这种粒子每秒穿过我们的身体达数万亿个,而我们却几乎感觉不到它们,因为它们的尺寸非常小,可能几乎没有质量(也有科学家估计其质量可能是电子质量的几百万分之一),与中微子相比,夸克显得更大。

胶子是理论物理学中预言的一种粒子,它负责传递夸克之间的强相互作用。共有八种不同的胶子,它们静止时的质量为零,自旋为1,并且带有色荷(ColorCharge)。电磁相互作用是通过光子的交换来实现的,而夸克之间的强相互作用则是通过胶子的交换来实现的。光子不带电荷,本身不能放出或吸收光子,而胶子带有色荷,胶子之间也存在强相互作用,并且可以放出或吸收胶子。

夸克还能继续细分吗?量子力学告诉你微观世界的奥秘

原创2018-01-0522:41·科学认识论

学过中学物理的读者们想必对原子结构有一定的了解,但是中学课本涉及较浅,主要是为了普及科学常识。

夸克和中微子

以我们最熟悉的原子来说,它其实并不是最小的物质。因为它还可以继续细分成原子核和电子。按科学家的说法,目前只要能继续细分的物质都不属于基本粒子。基本粒子的定义顾名思义,如果一个粒子不能再细分,那么它就是组成物质的最小单位。

我们知道原子核中的质子和中子又都是由夸克构成。在目前看来,夸克不能再细分了,因为当今的科学技术还不足以观察到夸克以下的构成机制。科学家根据力的作用不同,又把基本粒子分成夸克,传播子和轻子。

至于这些基本粒子到底能有多么小?科学家也无能无力,因为科学仪器观察到微观世界的最小极限是某一特定尺度。也就是说,只能确定基本粒子顶多有多大,而不能确定它们到底能有多小。所以基本粒子们都有体积的最大上限!

既然不知道它们能有多小?那还搞不清它们能有多么重吗?

我们知道,微观粒子的运动基本上都处于高速状态,它们中某些的运动速度接近光速甚至等于光速。比如中微子和光子都是基本粒子,它们的运动速度极快,这个时候就要考虑相对论效应中的质量膨胀。

光子是极其稳定的,它一旦被激发出来,那么就必须以光速前进,除非被再次吸收,运动途中压根就停不下来。所以光子只有运动质量,没有静止质量,也就是说光子的静止质量为0。

这都不是事,还有的基本粒子更惨,根本就没有寿命,比如夸克。当你读在这里或许就疑惑了,既然都没有寿命,那夸克还存在个毛线?我们知道夸克分成上夸克,下夸克,奇夸克等六种类型夸克。

这些夸克们却都不能作为一个个体而单独存在着,它们只能报团取暖。也就是说你不能找到一个单独的上夸克或下夸克。因为夸克们只能会相互报团才能组成其他粒子,单独的个体夸克并不存在。而衔接它们的作用力正来源于胶子。

也就是说胶子可以牢牢地把一个上夸克和下夸克黏在一起。这样它们就可以组成一个质子喽。因为质子还可以细分为多种类型的夸克,那么它自然就不是基本粒子喽!

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夸克和中微子
发布人:zhaipie4633 发布时间:2024-10-25