最小物质单位:费米子和玻色子是最小物质单位,它们有什么区别?角色不同

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2023-03-0716:26:24 评论 7

一尺之捶,日取其半,万世不竭,意思是一尺长的木棍,每天截取一半,永远截取不完。

这是两千多年前中国先贤对未知世界的一种思考。不仅中国古代先贤有这样的想法,世界其他地区的古代哲学家也有类似的想法,但物质真的能无限细分吗?不,如果物质真的能在现实世界中无限细分,那么世界就会显得太荒谬,所以古希腊哲学家更愿意相信物质是最小的单位。例如,古希腊自然哲学家德谟克利特认为物质的起源是原子核虚空。当然,在德谟克利特所处的时代,不可能知道什么是原子,所以它所说的原子只是和我们所说的原子同名。

德谟克利特所说的原子类似于我们现在所说的基本粒子,代表物质的最小单位。

后来,随着科学的诞生和各种精密科学仪器的出现,古代学者的思想逐渐得到证实,人们发现物质是最小的。古代学者认为水是所有物质的起源,现代人逐渐发现宏观世界的水实际上是由无数的小分子组成的,这些小分子是水分子,不仅是水,其他物质也是由相应的物质分子组成的。我们可以用锋利的道具把一种物质分成小部分,但我们不能破坏任何分子。我们所谓的分割只是把这些聚合在一起的分子分开。

我们不能用刀破坏分子,这并不意味着分子是物质的最小单位。事实上,分子是由更小的原子组成的。例如,水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。

有一段时间,人类认为原子是物质的最小单位。后来,英国物理学家卢瑟福发现原子实际上是由原子核和核外电子组成的。原子核还能细分吗?是的,卢瑟福和他的学生用高速粒子撞击原子核,发现原子核中仍有质子和中子。质子和中子能继续细分吗?撞了就知道了。高速粒子撞击后,质子和中子没有被破坏,但有三个不同角度的偏转,这意味着质子和中子之间还有其他东西。

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现在我们知道,质子和中子的较小结构是夸克。一般来说,它们是由三个夸克组成的,夸克是已知物质的最小单位,我们称之为基本粒子。

既然夸克是构成物质的最小单位,为什么我们不能打破质子和中子呢?不要说我们,连宇宙中强大的中子星都做不到。中子星是大质量恒星死亡后的产物。它是一种高密度的天体。在其巨大的重力作用下,物质会被撕成中子,但仅此而已。它仍然不能破坏由三个夸克组成的中子结构。这是为什么呢?

宇宙中有四种已知的基本力,即重力、电磁力、强力和弱力,而使夸克结合在一起的力就是强力。

强度更有趣,我们熟悉的重力和电磁力会随着距离的增加而减弱。例如,离地球越远,重力越小;两块磁铁离得越远,吸力越小。然而,由于强度不同,强度会随着距离的增加而增强。也就是说,如果我们试图拉开两个夸克,它们之间的结合力会迅速增强。拉得越远,力量就越大。这就像一个悖论,无法破除。夸克是一种基本粒子,但它不是唯一的基本粒子。除夸克外,基本粒子家族还包括光子、电子、胶子、中微子等。夸克是一种基本粒子,但它不是唯一的基本粒子。除夸克外,基本粒子家族还包括光子、电子、胶子、中微子等。

为了更好地理解基本粒子,现代物理学诞生了标准模型,将基本粒子分为米子和玻色子两类。

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